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重谈Zigbee的绑定问题

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kennan 发表于 2011-7-23 16:43:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 kennan 于 2011-7-24 22:21 编辑

重谈Zigbee的绑定问题
(By   kennan, 2011.7.23)
注:本文档以TI的2.3.1协议栈和CC2530为基础。

绑定是Zigbee中非常重要的一个概念,想必大家都看了很多文章,其中以“Zigbee四种绑定方式在TI_Z-Stack协议栈中的应用”最为典型,此文我也读过几遍,收货颇丰。此外飞比(Feibit)论坛上也有帖子讲解了EndDeviceBinding蛋疼的传来传去机理,分析的也相当透彻。我这里不在想解释具体的各种绑定方式的代码实现和机制,而是简单说明一下各种绑定机制的特点,希望大家能够从应用层面上概念性地理解和认识绑定,然后针对各种机制的应用场景加以举例。
一、绑定方式再解释
Zigbee绑定的四种方式:
1、        两个节点分别通过按键机制调用ZDP_EndDeviceBindReq函数
即:在一定时间内两个节点都通过按键(其他方式也可以)触发调用这个函数
特点:这个函数的调用将会向协调器发出绑定请求(具体如何调用及参数设置请看协议栈相关代码),如果在16S(协议栈默认)时间内两个节点都执行了这个函数,协调器就会帮忙实现绑定,这个过程的代码很复杂,我不想说。绑定表应该是存在OutCluster那边,即这两个节点应该是一个输出控制命令,一个接收控制命令,绑定表存在输出控制命令这边,至于如何实现,有兴趣同学可以继续研究代码。
注意:这种方式一定需要协调器,否则不行;但是一旦绑定成功,不再需要协调器,协调器只是帮忙绑定的一个第三方;虽然叫做EndDeviceBind,但是不局限于End Device,路由器也一样用;重复上述操作会解绑定,也就是说这是一个乒乓方式。
2、        Match方式
即:一个节点可以通过调用afSetMatch函数允许或禁止本节点被Match(协议栈默认允许,可以手工关闭),然后另外一个节点在一定的时间内发起ZDP_MatchDescReq请求,允许被Match的节点会响应这个Req,发起的节点在接收到RSP的时候就会自动处理绑定。
特点:不需要别人帮忙,只要在网络中的节点互相之间就可以实现,但是前提是他们一定要Match,即一方的outcluster至少有一个是另外一方的incluster,这种方式在很多时候用起来比较方便。
注意:如果同时有多个节点(一个节点上的多个端点也一样)处于允许Match状态,那么req的这个节点可能会收到一大票满足Match条件的rsp,那么你发起req的节点要在这个处理上多下功夫了。
3、        ZDP_BindReq和ZDP_UnbindReq方式
即:应用程序通过调用这两个函数实现绑定和解绑定,这种方式很有趣。具体说来是为了让A和B绑定到一起,还需要一个节点C。例如:你想A控制B,那么这种方式是由C发出bind或unbind命令给A(发给谁谁就处理绑定、并负责存储绑定表),A在接收到req的时候直接处理绑定,也就是添加绑定表项,并且这个过程B并不知道。但是A知道绑定表里面有了关于控制B的记录,并且这种方式可以实现一个节点绑定到一个Group上去。
注意:这种方式需要知道A和B的长地址,具体协议栈拿长地址做什么用,有兴趣的就去挖代码好了。
4、        手工管理绑定表
即:通过应用程序调用诸如bindAddEntry(函数在BindingTable.h文件中定义,具体实现被封包了)来实现手工绑定表管理,这种方式自由度很大,也不需要别的节点参与,但是应用程序要做的工作多一些,整个绑定表都是你说了算。
注意:这种方式你需要事先知道被绑定的节点信息,诸如短地址,端点号,incluster和outcluster这些信息,否则你没办法把那些函数的参数填进去。

二、应用场合举例
1、第一种方式(enddevicebind)
例:网络中有协调器存在,另外有两个节点A和B,这两个节点具有互补特性(即A节点的incluster是B节点的outcluster),A和B结点都有按钮可以通过程序来触发EndDeviceBind的调用。在这种情况下,你只要在规定的时间内分别按A和B上的某个按钮,绑定就会在协调器的帮助下自动完成。这适合于节点很方便操作,没有被装墙里或者无法接触的地方;绑定完成后,具有outcluster性质的B节点即可以通过绑定方式给具有incluster性质的A节点发消息,但是不能指望反过来由A发消息给B,因为A节点根本就没有关于B的信息,绑定表是存在B中的。
2、第二种方式(Match)
例:网络中不一定有协调器存在,但是有A、B、C、D等多个节点,A性质是Outcluster,B、C、D的性质是Incluster,你可以通过按键策略来在一定时间内允许B、C、D中的任何一个开启被Match的功能,同时A发起Match请求(广播的),那么被允许Match的节点就会在收到请求后将自己的信息返给A,A在得到rsp的时候来处理绑定,如果你还想让A绑到其它节点上,可以依次这么做。这种方式其实同第一种操作过程类似,只不过不需要协调器的参与。
3、第三种方式(Bindreq,Unbindreq)
例:假设你有一个主控(可能是ARM板子,可能是PC……),并且有一个Zigbee节点A通过串口或者U口等方式连在了主控上,主控可以给A发命令(什么命令你要自己定义、自己实现了);你还有一个B节点是开关,还有一个C节点是灯。你想让在B上建立绑定表,以用来控制C。那么你可以通过主机命令A向另外的节点B发起BindReq要求,主机发给A的命令中会带着C的一些信息(主机如何有C的信息?这种场合下,主机应该了解整个网络的细节,至于如何了解。。。。,以后再说)。这样,A就可以向B发起BindReq请求,这个请求的参数中包含了必要的C的信息,B在收到请求后就会建立起关于控制C的绑定表,以后B可以通过开关控制C了,也不再需要A的参与。这种方式适合那种集中管理的网络。
4、第四种方式(手工)
例:你还是有一个主机,主机上有Zigbee节点A能够串口或者U口通信。你想由主机来深入地管理整个网络上的绑定情况,你就可以通过主机给A发命令,告诉A给某一个节点发命令,让它去建立、删除、追加。。。。绑定表。这种方式实际上最灵活,但是需要用户(也就是你,写程序的)的工作最多,用户也需要很清晰的思路去管理绑定表,要是不小心管理错了,就杯具了。

还要补充说明的是:为什么要用绑定?尤其是3,4两种,都知道了被绑定节点的具体信息了?绑定有必要吗?实际上,在每一个节点入网的时候,都会向网络自动发出DeviceAnnce报告(这里面包含了节点的IEEE地址和新得到的短地址),告诉大家自己来了,在看到这个DeviceAnnce的时候,每个节点都会根据IEEE地址信息更新自己的绑定表的,这样你就不怕短地址变化啦。还有的时候你可能根本就不知道某些节点的具体信息,尤其是EP信息,在这种情况下,如果你没有主机来统一管理,再不用绑定,两个节点想通信是不可能的。
outman 发表于 2011-7-24 20:57:50 | 显示全部楼层
分析得很全面,毛毛老师辛苦了
outman 发表于 2011-7-24 20:57:53 | 显示全部楼层
分析得很全面,毛毛老师辛苦了
ZS10060201 发表于 2011-7-27 18:37:44 | 显示全部楼层
顶起。好贴!!
shamiexiaotan 发表于 2011-7-28 13:30:25 | 显示全部楼层
建议将一种绑定从原理到程序实现讲的清清楚楚好一点,只要一种方式搞清楚了,其他的一通百通
 楼主| kennan 发表于 2011-7-28 16:35:34 | 显示全部楼层
呵呵。绑定原理程序讲解网上很多的。不过偏偏这几种绑定方式原理完全不同喔。另外,这个帖子是从概念上区分几种绑定之间实现方式的本质区别。等你真正需要在这几种绑定方式选择的时候,就知道我在说什么了。
tiantangzai 发表于 2011-7-29 16:48:55 | 显示全部楼层
按键进行绑定的过程我还在看
xingqing 发表于 2011-8-3 17:06:59 | 显示全部楼层
分析的很棒  以前也在想两个enddevice要怎样去实现绑定  但是苦于对程序看的不是很透  也找不到一个文档说明  现在对绑定这块的实现方法有了个宏观的理解  谢谢毛毛老师
NangelQ 发表于 2011-8-4 14:59:20 | 显示全部楼层
本帖最后由 NangelQ 于 2011-8-4 15:00 编辑

楼主好,学习过绑定过程后,对绑定表的组成元素起了疑问。绑定表条目放置了些什么?BindingEntry_t结构体中给出了srcEP/dstEP/numClusterIds/clusterIdList[MAX_BINDING_CLUSTER_IDS]

之前看文档,简单的以为上层不提供目的地址,以oxfffe替代,APS会根据clusterid寻bindingtable中匹配的条目,以获得目的地址,有多个则发多份。实践过程中遇到疑问,APS查表的过程是仅仅根据clusterid?还是必须同时考虑ep?ep在AF_DataRequest发送时必须给出。假设场景:一个开关已经点对点绑定好了多个灯,灯的ep不全相同,clusterid都一样。
doorsoasis 发表于 2011-8-5 09:50:32 | 显示全部楼层
多谢楼主,分析的很透彻。绑定的流程以及概念我花了很长时间才彻底搞清楚。都是一句句抠代码的。如果早看到这篇文章就不用那么辛苦了啊。哈哈。
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