1-9 实验7 网络通信实验1 广播和单播通信

广播和单播通信

1、实验内容：

协调器周期性地以广播的形式向终端节点发送数据（每个t秒广播一次），终端节点接受到数据后，是开发板的LED状态翻转，同时向协调器发送字符串“EndDEvice received! ”协调器接收到终端节点发送回的数据后，通过国串口输出到PC的串口调试助手。

2、知识补充：

广播：一个节点发送数据包，网络中的所有节点都可以收到

单播：网络中两个节点之间的数据包的收发过程。

组播（多播）：一个节点发送数据包，只有和该节点属于同一组的节点才能收到该数据包。

设备地址：有两种

第一种：64-bit的IEEE地址。并且全球唯一，称为MAC地址或扩展地址（Externed address ），相当于PC的网卡网址

第二种：16-bit的网络地址。在一个网络中网络地址是唯一的。主要功能：在网络中标志不同的设备。在网络数据传输时指定目的地址和源地址。相当于PC中的IP地址，但IP地址是32-bit的。

地址的分配：

协调器地址：0x0000

路由器1:0x0001

终端节点1:0x0002

终端节点n:0x0001+n

路由器2:0x0001+n+1

终端节点n+1:0x0001+n+1

终端节点2n:0x0001+n+1+n

3、协调器编程（协调器工作流程：开始-》初始化-》建立网络-》广播发送数据-》接收数据（没接收到数据时，一直等待接受数据）-》 串口发送）。此处的代码在1-2 实验2 点对点通信的Coordinator.c基础上修改添加代码。

//Coordinator.c
#include "OSAL.h"
#include "AF.h"
#include "ZDApp.h"
#include "ZDObject.h"
#include "ZDProfile.h"
#include <string.h>

#include "Coordinator.h"

#include "DebugTrace.h"

#if !defined(WIN32) //????
#include "OnBoard.h"
#endif

#include "hal_lcd.h"
#include "hal_led.h"
#include "hal_key.h"
#include "hal_uart.h"
#include "OSAL_Nv.h"  //使用NV操作函数，必须包含该头文件
#define SEND_TO_ALL_EVENT    0x01  //定义发送事件
const cId_t GenericApp_ClusterList[GENERICAPP_MAX_CLUSTERS]=
{
GENERICAPP_CLUSTERID
};
//简单设备描述符（描述一个ZigBee设备节点）
const SimpleDescriptionFormat_t GenericApp_SimpleDesc=
{
GENERICAPP_ENDPOINT,
GENERICAPP_PROFID,
GENERICAPP_DEVICEID,
GENERICAPP_DEVICE_VERSION,
GENERICAPP_FLAGS,
GENERICAPP_MAX_CLUSTERS,
(cId_t*)GenericApp_ClusterList,
0,
(cId_t *)NULL
};
endPointDesc_t GenericApp_epDesc;//节点描述符
devStates_t GenericApp_NwkState;  //存储网络状态的变量
byte GenericApp_TaskID;//任务优先级
byte GenericApp_TransID;//数据发送序列号。
unsigned char uartbuf[128];//串口接收发送数据缓冲单元
void GenericApp_MessageMSGCB(afIncomingMSGPacket_t *pckt);//消息处理函数
void GenericApp_SendTheMessage(void);//数据发送函数
//static void rxCB(uint8 port,uint8 envent);//???????????
void GenericApp_Init(byte task_id)//任务初始化函数
{
GenericApp_TaskID     =task_id;   //初始化任务优先级（任务优先级有协议栈的操作系统OSAL分配）
GenericApp_TransID    =0;         //发送数据包的序号初始化为0
//对节点描述符进行初始化
GenericApp_epDesc.endPoint    =GENERICAPP_ENDPOINT;
GenericApp_epDesc.task_id     =&GenericApp_TaskID;
GenericApp_epDesc.simpleDesc   =(SimpleDescriptionFormat_t*)&GenericApp_SimpleDesc;
GenericApp_epDesc.latencyReq  =noLatencyReqs;
afRegister(&GenericApp_epDesc);//afRegister()对节点的描述符进行注册。注册后，才能使用OSAL提供的系统服务。
halUARTCfg_t uartConfig;//该结构体变量是实现 串口的配置
//串口的初始化
uartConfig.configured   =TRUE;
uartConfig.baudRate     =HAL_UART_BR_115200;//波特率
uartConfig.flowControl  =FALSE;             //流控制
// uartConfig.callBackFunc =rxCB;             //填的是回调函数 ，数的指针（即函数的地址）作为参数传递给另一个函数，
//其实callBackFunc是一个函数指针，它的定义为halUARTCBack_t callBackFunc;
//而halUARTCBack_t的定义为 typed void (*halUARTCBack_t)(uint8 port,uint8 envent) 定义的是一个函数指针
uartConfig.callBackFunc =NULL;//本实验没有使用串口的回调函数
HalUARTOpen(0,&uartConfig);                 //串口是否打开
}

//消息处理函数
UINT16 GenericApp_ProcessEvent(byte task_id,UINT16 events)
{
afIncomingMSGPacket_t* MSGpkt;//MSGpkt用于指向接收消息结构体的指针
if(events&SYS_EVENT_MSG)
{
MSGpkt=(afIncomingMSGPacket_t*)osal_msg_receive(GenericApp_TaskID);//osal_msg_receive（）从消息队列上接收消息
while(MSGpkt)
{
switch(MSGpkt->hdr.event)
{
case AF_INCOMING_MSG_CMD:          //接受到新数据的消息的ID是AF_INCOMING_MSG_CMD,这个宏是在协议栈中定义好的值为0x1A
//接受到的是新数据事件
HalLedBlink(HAL_LED_1,0,50,500);    //LED2 闪烁
GenericApp_MessageMSGCB(MSGpkt);//功能是完成对接受数据的处理
break;
case ZDO_STATE_CHANGE:  //建立网络后，设置事件
GenericApp_NwkState=(devStates_t)(MSGpkt->hdr.status);//???????
if(GenericApp_NwkState==DEV_ZB_COORD)//把该节点已初始化为协调器，则执行下面的
{
HalLedBlink(HAL_LED_2,0,50,500);    //LED2 闪烁
osal_start_timerEx(GenericApp_TaskID,SEND_TO_ALL_EVENT,5000);
}
break;
default:
break;
}
osal_msg_deallocate((uint8 *)MSGpkt);//接收到的消息处理完后，释放消息所占的存储空间
MSGpkt=(afIncomingMSGPacket_t*)osal_msg_receive(GenericApp_TaskID);
//处理完一个消息后，再从消息队列里接受消息，然后对其进行相应处理，直到所有消息处理完
}
return (events ^ SYS_EVENT_MSG);
}
if(events&SEND_TO_ALL_EVENT)//数据发送事件处理代码
{
GenericApp_SendTheMessage();//向终端节点发送数据函数
osal_start_timerEx(GenericApp_TaskID,SEND_TO_ALL_EVENT,5000);
return (events^SEND_TO_ALL_EVENT);
}
return 0;
}

//协调器接受到终端节点发送来的数据时，调用下面这个函数，然后把数据发送到PC串口调试助手
void GenericApp_MessageMSGCB(afIncomingMSGPacket_t* pkt)
{
char buf[20];
unsigned char buffer[2]={0x0A,0x0D};
switch(pkt->clusterId)
{
case GENERICAPP_CLUSTERID:
osal_memcpy(buf,pkt->cmd.Data,20);
HalUARTWrite(0,buf,20);
HalUARTWrite(0,buffer,2);
}
}

void GenericApp_SendTheMessage(void)
{
unsigned char* theMessageData ="Coordinator send!";
afAddrType_t my_DstAddr;
my_DstAddr.addrMode=(afAddrMode_t)AddrBroadcast;
my_DstAddr.endPoint=GENERICAPP_ENDPOINT;
my_DstAddr.addr.shortAddr=0xFFFF;
AF_DataRequest(&my_DstAddr,&GenericApp_epDesc,GENERICAPP_CLUSTERID,\
osal_strlen(theMessageData)+1,theMessageData,\
&GenericApp_TransID,AF_DISCV_ROUTE,AF_DEFAULT_RADIUS);
}

4、终端节点编程（终端节点流程：开始-》初始化-》加入网络-》收到协调器发送的数据-》将LED状态取反-》向协调器发送数据 此处的代码在Enddevice.c添加代码,代码如下：

//Enddevice.c
#include "OSAL.h"
#include "AF.h"
#include "ZDApp.h"
#include "ZDObject.h"
#include "ZDProfile.h"
#include <string.h>
#include "Coordinator.h"
#include "DebugTrace.h"
#if !defined(WIN32)
#include "OnBoard.h"
#endif
#include "hal_lcd.h"
#include "hal_led.h"
#include "hal_key.h"
#include "hal_uart.h"
#include "Sensor.h"
#define SEND_DATA_EVENT 0x01  //发送事件id
const cId_t GenericApp_ClusterList[GENERICAPP_MAX_CLUSTERS]=
{
GENERICAPP_CLUSTERID
};
//初始化端口描述符
const SimpleDescriptionFormat_t GenericApp_SimpleDesc=
{
GENERICAPP_ENDPOINT,
GENERICAPP_PROFID,
GENERICAPP_DEVICEID,
GENERICAPP_DEVICE_VERSION,
GENERICAPP_FLAGS,
0,
(cId_t*)NULL,
GENERICAPP_MAX_CLUSTERS,
(cId_t*)GenericApp_ClusterList
};
endPointDesc_t GenericApp_epDesc;//节点描述符
byte GenericApp_TaskID;          //任务优先级
byte GenericApp_TransID;         //数据发送序列号
devStates_t GenericApp_NwkState;//保存节点状态
void GenericApp_MessageMSGCB(afIncomingMSGPacket_t* pckt);//消息处理函数的声明
void GenericApp_SendTheMessage(void); //数据发送函数的声明
//任务初始化函数
void GenericApp_Init(byte task_id)
{
GenericApp_TaskID     = task_id;//初始化任务优先级
GenericApp_NwkState   =DEV_INIT; //初始化为DEV_INIT,表节点没有连接到ZigBee网络
GenericApp_TransID    =0;        //发送数据包的序列号初始化为0
//对节点描述符进行初始化
GenericApp_epDesc.endPoint=GENERICAPP_ENDPOINT;
GenericApp_epDesc.task_id =&GenericApp_TaskID;
GenericApp_epDesc.simpleDesc=(SimpleDescriptionFormat_t*)&GenericApp_SimpleDesc;
GenericApp_epDesc.latencyReq=noLatencyReqs;
//afRegister()函数将节点描述符进行注册，注册后才可以使用OSAL提供的系统服务
afRegister(&GenericApp_epDesc);
}
//消息处理函数
UINT16 GenericApp_ProcessEvent(byte task_id,UINT16 events)
{
afIncomingMSGPacket_t* MSGpkt;
if(events&SYS_EVENT_MSG)
{
MSGpkt=(afIncomingMSGPacket_t*)osal_msg_receive(GenericApp_TaskID);
while(MSGpkt)
{
switch(MSGpkt->hdr.event)
{
case  AF_INCOMING_MSG_CMD:
GenericApp_MessageMSGCB(MSGpkt);
break;
default:
break;
}
osal_msg_deallocate((uint8*)MSGpkt);
MSGpkt=(afIncomingMSGPacket_t*)osal_msg_receive(GenericApp_TaskID);
}
return (events^SYS_EVENT_MSG);
}
return 0;
}

void GenericApp_MessageMSGCB(afIncomingMSGPacket_t *pkt)
{
char* recvbuf;
switch(pkt->clusterId)
{
case GENERICAPP_CLUSTERID:
HalLedBlink(HAL_LED_1,0,50,500);    //LED2 闪烁
osal_memcpy(recvbuf,pkt->cmd.Data,osal_strlen("Coordinator send!")+1);
if(osal_memcmp(recvbuf,"Coordinator send!",osal_strlen("Coordinator send!")+1))
{
HalLedBlink(HAL_LED_2,0,50,500);    //LED2 闪烁
GenericApp_SendTheMessage();
}
else
{
//other
;
}
break;
}
}

void GenericApp_SendTheMessage(void)
{
unsigned char *theMessageData="EndDevice received!";//存放发送数据
afAddrType_t my_DstAddr;
my_DstAddr.addrMode=(afAddrMode_t)Addr16Bit;//数据发送模式：可选 单播、广播、多播方式  这里选Addr16Bit表单播
my_DstAddr.endPoint=GENERICAPP_ENDPOINT;   //初始化端口函
my_DstAddr.addr.shortAddr=0x0000;  //标志目的地址节点的网络地址  这里是协调器的地址
//下面是数据发送
AF_DataRequest(&my_DstAddr,&GenericApp_epDesc,GENERICAPP_CLUSTERID,\
osal_strlen(theMessageData)+1,theMessageData,&GenericApp_TransID,AF_DISCV_ROUTE,AF_DEFAULT_RADIUS);
// HalLedSet(HAL_LED_2,HAL_LED_MODE_TOGGLE);//用上这个代码后，就不能正常工作，原因在哪呢？？？？？？？？？是因为时间的问题？？？？
}

5、实验结果：（每隔五秒接到字符串“EndDevice received!/r/n”对应的ASCII码值，并不是只有有多个终端节点，而是一个终端节点每隔5s发送一次。对于该实验我只有两块板子，不能看到协调器是否广播成功。得想个法子，让一个终端节点以不同的网络号加入网络，只有两块板子的情况下，才能观察到广播的效果）

6、代码分析：协调器是用广播的方式把信息发送出去的，而终端节点是用单播的方式发送出去的。

广播方式有三种0xFFFF(全网广播)、0xFFFD(全网广播不包括已处于休眠状态的节点)、0xFFFC(表只发往所有路由器)

//下面是数据发送

AF_DataRequest(&my_DstAddr,&GenericApp_epDesc,GENERICAPP_CLUSTERID,\

osal_strlen(theMessageData)+1,theMessageData,&GenericApp_TransID,AF_DISCV_ROUTE,AF_DEFAULT_RADIUS);

发送的函数的第一参数&my_DstAdd就是afAddrTyp_t型的。结构体定义如下：

//AF.h

typedef struct
{
union
{
uint16      shortAddr;  //网络地址 16-bit
ZLongAddr_t extAddr;    //MAC地址 扩展地址 64-bit
} addr;
afAddrMode_t addrMode;   //选择发送模式：单播、广播、组播  具体见下面
byte endPoint;
uint16 panId;  // used for the INTER_PAN feature
} afAddrType_t;

上面结构体中的afAddrMode_t addrMode; //选择发送模式：单播、广播、组播。结构体如下：

//AF.h

typedef enum//该结构体是枚举类型
{
afAddrNotPresent = AddrNotPresent,
afAddr16Bit      = Addr16Bit,       //短地址 单播
afAddr64Bit      = Addr64Bit,      //MAC地址方式 单播
afAddrGroup      = AddrGroup,     //组播
afAddrBroadcast  = AddrBroadcast  //广播
} afAddrMode_t;

//  Filename:       ZComDef.h

enum
{
AddrNotPresent = 0,
AddrGroup = 1,
Addr16Bit = 2,
Addr64Bit = 3,
AddrBroadcast = 15
};

如果选择单播时，（短地址即网络地址），要填写目标地址。

my_DstAddr.addrMode=(afAddrMode_t)Addr16Bit;//数据发送模式：可选 单播、广播、多播方式 这里选Addr16Bit表单播

my_DstAddr.addr.shortAddr=0x0000; //标志目的地址节点的网络地址 这里是协调器的地址