TI Z-stack协议栈开发环境和工作流程

   ZStack 的体系结构由称为层的各模块组成。每一层为其上层提供特定的服务：即由

数据服务实体提供数据传输服务；管理实体提供所有的其他管理服务。每个服务实体通

过相应的服务接入点(SAP) 为其上层提供一个接口，每个服务接入点通过服务原语来完

成所对应的功能。

ZStack 根据 IEEE 802.15.4 和 ZigBee 标准分为以下几层：API(Application Program

ming Interface)，HAL(Hardware Abstract Layer)，MAC(Media Access Control)，NWK(Z

igbee Network Layer)，OSAL(Operating System Abstract System)，Security，Service，Z

DO(Zigbee Device Objects)。ZStack 的体系结构如图所示

 



 

整个 ZStack 的主要工作流程，如图所示，大致分为以下 6 步：
(1) 关闭所有中断；
(2) 芯片外部(板载外设)初始化；
(3) 芯片内部初始化；
(4) 初始化操作系统；
(5) 打开所有中断；
(6) 执行操作系统。

其中，初始化操作系统和执行操作系统这两步是最为关键的两步。这两步都是在位
于 ZMain 文件夹下的 ZMain.c 文件里的 main 函数里进行的。

osal_init_system()函数里面是一些系统初始化操作，我们需要关心的是 osalInitTasks()函
数，至于其他的初始化函数，都是关于芯片正常工作所需要的配置，所以，用户可以不
用考虑。

 

下面分别介绍各层。

  物理层(PHY)
物理层定义了物理无线信道和 MAC 子层之间的接口，提供物理层数据服务和物理
层管理服务，物理层内容：
(1)ZigBee 的激活；
(2) 当前信道的能量检测；
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(3) 接收链路服务质量信息；
(4) ZigBee 信道接入方式；
(5) 信道频率选择；
(6) 数据传输和接收。
 介质接入控制子层(MAC)
MAC 层负责处理所有的物理无线信道访问，并产生网络信号、同步信号；支持 P
AN 连接和分离，提供两个对等 MAC 实体之间可靠的链路。MAC 层功能：
(1) 网络协调器产生信标；
(2) 与信标同步；
(3) 支持 PAN (个域网) 链路的建立和断开；
(4) 为设备的安全性提供支持；
(5) 信道接入方式采用免冲突载波检测多址接入(CSMA-CA)机制；
(6) 处理和维护保护时隙(GTS )机制；
(7) 在两个对等的 MAC 实体之间提供一个可靠的通信链路。
 网络层(NWK)
ZStack 的核心部分在网络层。网络层主要实现节点加入或离开网络、接收或抛弃其
他节点、路由查找及传送数据等功能。网络层功能：
(1) 网络发现；
(2) 网络形成；
(3) 允许设备连接；
(4) 路由器初始化；
(5) 设备同网络连接；
(6)直接将设备同网络连接；
(7)断开网络连接；
(8)重新复位设备；
(9)接收机同步；
(10)信息库维护。
 应用层(APL)
ZStack 应用层框架包括应用支持层(APS)、ZigBee 设备对象(ZDO)和**商所定义
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的应用对象。
(1) 应用支持层的功能包括：维持绑定表、在绑定的设备之间传送消息。
(2) ZigBee 设备对象的功能包括：定义设备在网络中的角色(如 ZigBee 协调器和终
端设备) ，发起和响应绑定请求，在网络设备之间建立安全机制。ZigBee 设备对象还负
责发现网络中的设备，并且决定向他们提供何种应用服务。
ZigBee 应用层除了提供一些必要函数以及为网络层提供合适的服务接口外，一个重
要的功能是应用者可在这层定义自己的应用对象。
 应用程序框架(AF)
运行在 ZigBee 协议栈上的应用程序实际上就是厂商自定义的应用对象，并且遵循
规范(profile)运行在端点 1~240 上。在 ZigBee 应用中，提供 2 种标准服务类型：键值
对(KVP)或报文(MSG)。
 ZigBee  设备对象(ZDO )
远程设备通过 ZDO 请求描述符信息，接收到这些请求时，ZDO 会调用配置对象获
取相应描述符值。另外，ZDO 提供绑定服务。

TI Z-stack协议栈学习-添加新任务

1.Zstack中如何实现自己的任务

在Zstack(TI的Zigbee协议栈)中,对于每个用户自己新建立的任务通常需要两个相关的处理函数,包括:

(1).用于初始化的函数,如:SampleApp_Init(),这个函数是在osalInitTasks()这个osal(Zstack中自带的小操作系统)中去调用的,其目的就是把一些用户自己写的任务中的一些变量,网络模式,网络终端类型等进行初始化;

(2).用于引起该任务状态变化的事件发生后所需要执行的事件处理函数,如: SampleApp_ProcessEvent(),这个函数是首先在const pTaskEventHandlerFn tasksArr[]中进行设置(绑定),然后在osalInitTasks()中如果发生事件进行调用绑定的事件处理函数.

下面分3个部分分析.

1．用户自己设计的任务代码在Zstack中的调用过程

(1).main()执行(在ZMain.c中)

main()---> osal_init_system()

(2).osal_init_system()调用osalInitTasks(),(在OSAL.c中)

osal_init_system()--->osalInitTasks()

(3).osalInitTasks()调用SampleApp_Init(),(在OSAL_SampleApp.c中)

osalInitTasks()--->SampleApp_Init()

在osalInitTasks()中实现了多个任务初始化的设置,其中macTaskInit(taskID++)到ZDApp_Init( taskID++ )的几行代码表示对于几个系统运行初始化任务的调用,而用户自己实现的SampleApp_Init()在最后,这里taskID随着任务的增加也随之递增.所以用户自己实现的任务的初始化操作应该在osalInitTasks()中增加.

void osalInitTasks( void )

{

uint8 taskID = 0;

//这里很重要, 调用osal_mem_alloc()为当前OSAL中的各任务分配存储空间(实际上是一个任//务数组),并用tasksEvents指向该任务数组(任务队列).

tasksEvents =(uint16 *)osal_mem_alloc(sizeof(uint16) * tasksCnt);

osal_memset(tasksEvents,0,(sizeof(uint16) *tasksCnt));//将taskSEvents所指向的空间清零

macTaskInit(taskID++);

nwk_init(taskID++);

Hal_Init(taskID++);

#if defined(MT_TASK)

MT_TaskInit(taskID++);

#endif

APS_Init(taskID++);

ZDApp_Init(taskID++);

SampleApp_Init(taskID); //用户自己需要添加的任务

}

2.任务处理调用的重要数据结构

这里要解释一下,在Zstack里,对于同一个任务可能有多种事件发生,那么需要执行不同的事件处理,为了方便,对于每个任务的事件处理函数都统一在一个事件处理函数中实现,然后根据任务的ID号(task_id)和该任务的具体事件(events)调用某个任务的事件处理函数,进入了该任务的事件处理函数之后,再根据events再来判别是该任务的哪一种事件发生,进而执行相应的事件处理.pTaskEventHandlerFn是一个指向函数(事件处理函数)的指针,这里实现的每一个数组元素各对应于一个任务的事件处理函数,比如SampleApp_ProcessEvent对于用户自行实现的事件处理函数uint16
SampleApp_ProcessEvent( uint8 task_id,uint16 events ),所以这里如果我们实现了一个任务,还需要把实现的该任务的事件处理函数在这里添加.

const pTaskEventHandlerFn tasksArr[] = {

macEventLoop,

nwk_event_loop,

Hal_ProcessEvent,

#if defined( MT_TASK )    //一个MT任务命令

MT_ProcessEvent,

#endif

APS_event_loop,

ZDApp_event_loop,

SampleApp_ProcessEvent

};

注意, tasksEvents和tasksArr[]里的顺序是一一对应的,tasksArr[]中的第i个事件处理函数对应于tasksEvents中的第i个任务的事件.

//计算出任务的数量

const uint8 tasksCnt =sizeof(tasksArr)/sizeof(tasksArr[0]);

uint16 *tasksEvents;

3. 对于不同事件发生后的任务处理函数的调用

osal_start_system()很重要，决定了当某个任务的事件发生后调用对应的事件处理函数

void osal_start_system(void)

{

#if!defined(ZBIT)

for(;;)//Forever Loop

#endif

{

uint8 idx = 0;

Hal_ProcessPoll();//This replaces MT_SerialPoll() and //osal_check_timer().

//这里是轮训任务队列,并检查是否有某个任务的事件发生

do{

if (tasksEvents[idx])//Task is highest priority that is ready.

{

break;

}

}while(++idx<tasksCnt);

if(idx<tasksCnt)

{

uint16 events;

halIntState_t intState;

HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION(intState);

events=tasksEvents[idx];//处理该idx的任务事件,是第idx个任务的事件发生了

tasksEvents[idx] = 0; // Clear the Events for this task.

HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION(intState);

//对应调用第idx个任务的事件处理函数,用events说明是什么事件

events = (tasksArr[idx])( idx, events );

//当没有处理完,把返回的events继续放到tasksEvents[idx]当中

HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION(intState);

tasksEvents[idx] |= events; // Add back unprocessed events to the current task.

HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION(intState);

}

#if defined( POWER_S**ING )

else // Complete pass through all task events with no activity?

{

osal_pwrmgr_powerconserve(); // Put the processor/system into sleep

}

#endif

}

}

2.Z-stack添加一个新的任务

在osalInitTasks（）和tasksArr[]添加相应的项就可以了。

1.修改osalInitTasks（）void osalInitTasks(void){OuhsApp_Init(taskID++);PhotoApp_Init(taskID);}

2.修改tasksArr[]const pTaskEventHa

在osalInitTasks（）和tasksArr[]添加相应的项就可以了。

1.修改osalInitTasks（）

void osalInitTasks( void )

{

……

OuhsApp_Init( taskID++ );

PhotoApp_Init( taskID);

}

2.修改tasksArr[]

const pTaskEventHandlerFn tasksArr[] = {

……

OuhsApp_ProcessEvent

PhotoApp_ProcessEvent

};

3.添加_Init()和_ProcessEvent()

void PhotoApp_Init(uint8 task_id)

{

PhotoApp_TaskID=task_id;

PhotoInit();

RegisterForPhoto( PhotoApp_TaskID );

}

uint16 PhotoApp_ProcessEvent( uint8 task_id uint16 events )

{

afIncomingMSGPacket_t *MSGpkt;

if ( events &SYS_EVENT_MSG )

{

MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( PhotoApp_TaskID );

while ( MSGpkt )

{

switch ( MSGpkt->hdr.event )

{

case PHOTO_CHANGE:

HalLedblink( HAL_LED_1 3 30 300 );

//P0IE=1;

break;

}

// Release the memory

osal_msg_deallocate( (uint8 *)MSGpkt );

// Next - if one is **ailable

MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( PhotoApp_TaskID );

}

// return unprocessed events

return (events ^ SYS_EVENT_MSG);

}

// Discard unknown events

return 0;

}