【ZigBee】ZigBee3.0设备入网过程

NXP

【ZigBee】ZigBee3.0设备入网过程

2019-07-12 11:58发布生成海报

站内文章 / NXP MCU

13402 0

硬件平台：JN5169 SDK：JN-SW-4170 参考文档：ZigBee-Base-Device-Behavior-Specification.pdf

概要：分析设备首次入门的流程（bdbNodeIsOnANetwork属性为FALSE），设备入网规范遵循ZigBee-Base-Device-Behavior-Specification 8.3小节

1 节点首先将bdbcommitoningstatus设置为IN_PROGRESS，将vDoPrimaryScan设置为TRUE，将vScanChannels设置为bdbPrimaryChannelSet

BDB_PRIMARY_CHANNEL_SET = 0x02108800;
BDB_SECONDARY_CHANNEL_SET = 0x07FFF800 ^ 0x02108800;

BDB_eNsStartNwkSteering(void)
{  
        //有省略
        sBDB.sAttrib.ebdbCommissioningStatus = E_BDB_COMMISSIONING_STATUS_IN_PROGRESS;
        bDoPrimaryScan = TRUE;
        u32ScanChannels = sBDB.sAttrib.u32bdbPrimaryChannelSet;
        u8ScanChannel = BDB_CHANNEL_MIN;
        bAssociationJoin = FALSE;
        vNsDiscoverNwk();
}

进入vNsDiscoverNwk()函数后，跳到12步进行判断

2 节点应进行信道扫描，以发现其无线电范围内的一组信道上有哪些网络可用

void vNsDiscoverNwk()
{
        //此函数有省略
        eNS_State = E_NS_WAIT_DISCOVERY;    //状态机状态，注意
        ZPS_eAplZdoDiscoverNetworks(u32ScanChannels & (1<

ZPS_eAplZdoDiscoverNetworks()函数调用最终都会在终端设备或路由器上导致生成堆栈事件ZPS_EVENT_NWK_DISCOVERY_COMPLETE 


bdb_taskBDB(); 
        BDB_vNsStateMachine(&sZpsAfEvent);
                case E_NS_WAIT_DISCOVERY: 
                        case ZPS_EVENT_NWK_DISCOVERY_COMPLETE:
                            //有省略

3  如果NLME-NETWORK-DISCOVERY确认原语的状态参数不等于SUCCESS，表明通道扫描不成功，则节点从步骤2继续。

意思就是判断sStackEvent.uEvent.sNwkDiscoveryEvent.eStatus状态不等于MAC_ENUM_SUCCESS，继续执行下面函数：


vNsDiscoverNwk();

4  节点通过分析NetworkCount和NetworkDescriptor参数，判断是否有设置为TRUE的permit join flag合适的网络。


eNS_State = E_NS_WAIT_JOIN;
vNsTryNwkJoin(TRUE, &(psZpsAfEvent->sStackEvent.uEvent.sNwkDiscoveryEvent));

        //以下位于vNsTryNwkJoin()函数，有无关代码省略
         if(
                (pNwkDescr[u8NwkIndex].u8PermitJoining) && 
                (
                    (0 == ZPS_psAplAibGetAib()->u64ApsUseExtendedPanid) ||        
                    (pNwkDescr[u8NwkIndex].u64ExtPanId == ZPS_psAplAibGetAib()->u64ApsUseExtendedPanid)
                )
            ){
                    eNS_State = E_NS_WAIT_JOIN;
                    eStatus = ZPS_eAplZdoJoinNetwork(&pNwkDescr[u8NwkIndex]);
             }

5  如果在通道扫描中没有找到合适的网络，节点从步骤2继续


vNsTryNwkJoin(TRUE, &(psZpsAfEvent->sStackEvent.uEvent.sNwkDiscoveryEvent));

        DBG_vPrintf(TRACE_BDB," BDB: No suitable network! Continue Discovery 
");
        vNsDiscoverNwk();

6  节点应尝试加入使用MAC关联发现的网络


vNsTryNwkJoin(TRUE, &(psZpsAfEvent->sStackEvent.uEvent.sNwkDiscoveryEvent));
    
        //以下位于vNsTryNwkJoin()函数，有无关代码省略
        eNS_State = E_NS_WAIT_JOIN;
        eStatus = ZPS_eAplZdoJoinNetwork(&pNwkDescr[u8NwkIndex]);

7  允许再次尝试加入同一网络，但每次尝试次数不得超过bdbcmaxsamenetworkretrytrytries次数


vNsTryNwkJoin(TRUE, &(psZpsAfEvent->sStackEvent.uEvent.sNwkDiscoveryEvent));
    
        //以下位于vNsTryNwkJoin()函数，有无关代码省略
        if(u8RecSameNwkRetryAttempts < BDBC_MAX_SAME_NETWORK_RETRY_ATTEMPTS)
        {
                eNS_State = E_NS_WAIT_JOIN;
                eStatus = ZPS_eAplZdoJoinNetwork(&pNwkDescr[u8NwkIndex]);
        }

ZPS_eAplZdoJoinNetwork()函数返回堆栈事件


//以下代码有省略，请注意
bdb_taskBDB(); 
        BDB_vNsStateMachine(&sZpsAfEvent);
                case E_NS_WAIT_JOIN:
                    switch(psZpsAfEvent->sStackEvent.eType)
                    {
                            case ZPS_EVENT_NWK_FAILED_TO_JOIN:
                                break;
                            case ZPS_EVENT_NWK_JOINED_AS_ROUTER:
                            case ZPS_EVENT_NWK_JOINED_AS_ENDDEVICE:
                                break;
}

8  如果是堆栈事件为ZPS_EVENT_NWK_FAILED_TO_JOIN，再次尝试同一网络


//以下代码有省略，请注意
bdb_taskBDB(); 
        BDB_vNsStateMachine(&sZpsAfEvent);
                case E_NS_WAIT_JOIN:
                    switch(psZpsAfEvent->sStackEvent.eType)
                    {
                            case ZPS_EVENT_NWK_FAILED_TO_JOIN:
                                 vNsTryNwkJoin(FALSE, NULL);
                            break;

}

9  如果是堆栈事件为ZPS_EVENT_NWK_JOINED_AS_ROUTER或者ZPS_EVENT_NWK_JOINED_AS_ENDDEVICE，应相应地设置bdbNodeJoinLinkKeyType，以指示用于解密接收到的网络密钥的链路密钥类型。


//以下代码有省略，请注意
bdb_taskBDB(); 
        BDB_vNsStateMachine(&sZpsAfEvent);
                case E_NS_WAIT_JOIN:
                    switch(psZpsAfEvent->sStackEvent.eType)
                    {
                            case ZPS_EVENT_NWK_FAILED_TO_JOIN:
                                break;
                            case ZPS_EVENT_NWK_JOINED_AS_ROUTER:
                            case ZPS_EVENT_NWK_JOINED_AS_ENDDEVICE:
                                psApsKeyDesc = ZPS_psGetActiveKey(ZPS_u64AplZdoLookupIeeeAddr(psZpsAfEvent->sStackEvent.uEvent.sNwkJoinedEvent.u16Addr), &u32Index);
                                /*根据接收到的网络密钥的链路密钥类型，相应地设置bdbNodeJoinLinkKeyType*/
                                if(!memcmp(sBDB.pu8DefaultTCLinkKey, &psApsKeyDesc->au8LinkKey[0], ZPS_SEC_KEY_LENGTH))
                                {
                                    sBDB.sAttrib.u8bdbNodeJoinLinkKeyType = DEFAULT_GLOBAL_TRUST_CENTER_LINK_KEY;
                                }
                                else if(!memcmp(sBDB.pu8DistributedLinkKey, &psApsKeyDesc->au8LinkKey[0], ZPS_SEC_KEY_LENGTH))
                                {
                                    sBDB.sAttrib.u8bdbNodeJoinLinkKeyType = DISTRIBUTED_SECURITY_GLOBAL_LINK_KEY;
                                }
                                else if(!memcmp(sBDB.pu8TouchLinkKey, &psApsKeyDesc->au8LinkKey[0], ZPS_SEC_KEY_LENGTH))
                                {
                                    sBDB.sAttrib.u8bdbNodeJoinLinkKeyType = TOUCHLINK_PRECONFIGURED_LINK_KEY;
                                }
                                else if(!memcmp(sBDB.pu8PreConfgLinkKey, &psApsKeyDesc->au8LinkKey[0], ZPS_SEC_KEY_LENGTH))
                                {
                                    sBDB.sAttrib.u8bdbNodeJoinLinkKeyType =  INSTALL_CODE_DERIVED_PRECONFIGURED_LINK_KEY;
                                }


10  节点将bdbNodeIsOnANetwork设置为TRUE，然后广播Device_annce ZDO命令。如果apsTrustCenterAddress等于0xffffffffffffff，节点应该并从步骤13继续。


//以下代码有省略，请注意
sBDB.sAttrib.bbdbNodeIsOnANetwork = TRUE;
eNS_State = E_NS_WAIT_AFTER_NWK_JOIN;
ZTIMER_eStart(u8TimerBdbNs, ZTIMER_TIME_MSEC(300)); //启动BDB_vNsTimerCb()任务
        
        BDB_vNsTimerCb()
        switch(eNS_State)
        {
            case E_NS_WAIT_AFTER_NWK_JOIN:
             if(ZPS_psAplAibGetAib()->u64ApsTrustCenterAddress == 0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL)
            {
                eNS_State = E_NS_IDLE;
                vNsAfterNwkJoin();
            }

        }

11  节点应执行检索新的信任中心链接键的过程(参见子条款10.2.5)。


如果过程成功，节点将从步骤13继续。

如果该过程不成功，则节点应在其旧网络上执行休假请求并重置其网络参数。

然后节点将bdbNodeIsOnANetwork设置为FALSE，并将bdbcommitoningstatus设置为TCLK_EX_FAILURE。

为了执行休假请求，节点发出nlm - leave。向NWK层请求原语，

DeviceAddress参数设置为NULL, RemoveChildren参数设置为FALSE, Rejoin参数设置为FALSE。在收到我的假期。确认原语，通知节点请求离开网络的状态。

节点然后终止



//以下代码有省略，请注意
sBDB.sAttrib.bbdbNodeIsOnANetwork = TRUE;
eNS_State = E_NS_WAIT_AFTER_NWK_JOIN;
ZTIMER_eStart(u8TimerBdbNs, ZTIMER_TIME_MSEC(300)); //启动BDB_vNsTimerCb()任务
        
        BDB_vNsTimerCb()
        switch(eNS_State)
        {
            case E_NS_WAIT_AFTER_NWK_JOIN:
                if(ZPS_psAplAibGetAib()->u64ApsTrustCenterAddress == 0xFFFFFFFFFFFFFFFFULL)
                {
                    eNS_State = E_NS_IDLE;
                    vNsAfterNwkJoin();
                }
                if(0x00 == sBDB.sAttrib.u8bdbTCLinkKeyExchangeMethod)
                {
                    vNsStartTclk();
                }
                else		//检索新的信任中心链接键的过程，成功
                {
                    DBG_vPrintf(TRACE_BDB,"Only ApsReqKey is supported !
");
                    eNS_State = E_NS_IDLE;
                    vNsAfterNwkJoin();
                }
        }

12  如果vDoPrimaryScan等于FALSE或bdbSecondaryChannelSet等于0x00000000，节点将从步骤16继续。

如果bdbSecondaryChannelSet不等于0x00000000，节点将vDoPrimaryScan设为FALSE，将vScanChannels设为bdbSecondaryChannelSet，从步骤2继续。


bDoPrimaryScan = FALSE;
u32ScanChannels = sBDB.sAttrib.u32bdbSecondaryChannelSet;
u8ScanChannel = BDB_CHANNEL_MIN;
vNsDiscoverNwk();

13  节点广播Mgmt_Permit_Joining_req ZDO命令,将 PermitDuration 字段至少设置为bdbcMinCommissioningTime，将TC_Significance字段设置为0x01


vNsAfterNwkJoin();
        vNsSendPermitJoin();

14. 如果节点能够允许新节点加入，则应激活其permit join标志。为此，节点发出nlm - permit - join。将PermitDuration参数设置为至少bdbcmincommission oningtime的request原语。收到NWK层的NLME-PERMIT- .confirm原语后，将通知节点激活许可证连接的请求的状态。


vNsAfterNwkJoin();
        vNsSendPermitJoin();

15  然后节点将bdbcommitoningstatus设置为SUCCESS。如果节点支持touchlink，它将aplFreeNwkAddrRangeBegin、aplFreeNwkAddrRangeEnd、aplFreeGroupID-RangeBegin和aplFreeGroupIDRangeEnd属性的值设置为0x0000(表示节点使用MAC关联加入了网络)。然后，节点应终止对不在网络上的节点的网络指导过程。


sBDB.sAttrib.ebdbCommissioningStatus = E_BDB_COMMISSIONING_STATUS_SUCCESS;
eNS_State = E_NS_IDLE;
ZPS_eAplAibSetApsUseExtendedPanId(ZPS_u64NwkNibGetEpid( ZPS_pvAplZdoGetNwkHandle()));
sBdbEvent.eEventType = BDB_EVENT_NWK_STEERING_SUCCESS;
APP_vBdbCallback(&sBdbEvent);
        DBG_vPrintf(TRACE_SWITCH_NODE,"GoRunningState!
");
        vHandleJoinAndRejoin();
                sDeviceDesc.eNodeState = E_RUNNING;
                ZTIMER_eStart(u8TimerPoll, POLL_TIME);
                ZTIMER_eStart(u8TimerTick, ZCL_TICK_TIME);

16. 节点可以使用制造商指定的程序重试，或者将bdbcommission oningstatus设置为NO_NETWORK，然后终止不在网络上的节点的网络转向过程。如果尝试制造商特定的过程，bdbcommitoningstatus和bdbNodeIsOnANetwork属性将在其终止时相应地更新，以便调试过程是一致的。


//有省略
vNsDiscoverNwk()
{ 
    if((!u32ScanChannels) || (u8ScanChannel > BDB_CHANNEL_MAX))
    {     
        if(bDoPrimaryScan == FALSE)
        {
            vNsTerminateNwkSteering();
            return;
        }
    }
}


                         
                         
     
  
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【ZigBee】ZigBee3.0设备入网过程

1 节点首先将bdbcommitoningstatus设置为IN_PROGRESS，将vDoPrimaryScan设置为TRUE，将vScanChannels设置为bdbPrimaryChannelSet

2 节点应进行信道扫描，以发现其无线电范围内的一组信道上有哪些网络可用

ZPS_eAplZdoDiscoverNetworks()函数调用最终都会在终端设备或路由器上导致生成堆栈事件ZPS_EVENT_NWK_DISCOVERY_COMPLETE

3 如果NLME-NETWORK-DISCOVERY确认原语的状态参数不等于SUCCESS，表明通道扫描不成功，则节点从步骤2继续。

4 节点通过分析NetworkCount和NetworkDescriptor参数，判断是否有设置为TRUE的permit join flag合适的网络。

5 如果在通道扫描中没有找到合适的网络，节点从步骤2继续

6 节点应尝试加入使用MAC关联发现的网络

7 允许再次尝试加入同一网络，但每次尝试次数不得超过bdbcmaxsamenetworkretrytrytries次数

ZPS_eAplZdoJoinNetwork()函数返回堆栈事件

8 如果是堆栈事件为ZPS_EVENT_NWK_FAILED_TO_JOIN，再次尝试同一网络

9 如果是堆栈事件为ZPS_EVENT_NWK_JOINED_AS_ROUTER或者ZPS_EVENT_NWK_JOINED_AS_ENDDEVICE，应相应地设置bdbNodeJoinLinkKeyType，以指示用于解密接收到的网络密钥的链路密钥类型。

10 节点将bdbNodeIsOnANetwork设置为TRUE，然后广播Device_annce ZDO命令。如果apsTrustCenterAddress等于0xffffffffffffff，节点应该并从步骤13继续。

11 节点应执行检索新的信任中心链接键的过程(参见子条款10.2.5)。

12 如果vDoPrimaryScan等于FALSE或bdbSecondaryChannelSet等于0x00000000，节点将从步骤16继续。

如果bdbSecondaryChannelSet不等于0x00000000，节点将vDoPrimaryScan设为FALSE，将vScanChannels设为bdbSecondaryChannelSet，从步骤2继续。

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