3 ZigBee無線網(wǎng)絡節(jié)點的軟件設計
3．1 ZigBee協(xié)議棧
ZigBee協(xié)議由一組子層構成。每層為其上層提供一組特定的服務；數(shù)據(jù)實體提供數(shù)據(jù)傳輸服務；管理實體提供全部其他服務。每個服務實體通過一個服務接入點(SAP)為其上層提供服務接口，并且每個SAP提供一系列基本服務指令來完成相應的功能。
ZigBee協(xié)議棧的體系結構包括：ZigBee應用層、ZigBee網(wǎng)絡層、IEEE．802．15．4 MAC層和IEEE802．15．4 PHY層。IEEE．802．15．4 2003標準定義最下面的2層：物理層(PHY)和介質接入控制層(MAC)。ZigBee聯(lián)盟提供了網(wǎng)絡層和應用層(APL)框架的設計。其中應用層框架主要包括3部分：應用支持子層(APS)、ZigBee設備對象(ZDO)和由制造商制定的應用對象。
3．2 ZigBee信道分配
ZigBee的通信頻率在物理層規(guī)范，在不同的國家或區(qū)域ZigBee提供了不同的工作頻率范圍，其所使用的頻率范圍為2．4 GHz和816／915 MHz。因此，在ZigBee中定義2．4 GHz和816／915 MHz 2個物理層標準，它們都基于直接序列擴頻(DSSS)技術。
這里采用全球統(tǒng)一的2．4 GHz波段，無須申請ISM頻段，適合ZigBee設備推廣及降低生產(chǎn)成本。2．4 GHz物理層采用16相調制技術，能夠提供250 kb／s的傳輸速率，提高數(shù)據(jù)吞吐量，縮短通信時延和數(shù)據(jù)收發(fā)時間，降低功耗。
3．3 網(wǎng)絡的建立與加入
ZigBee設備通過NLME-NETWORK-FORMATION．request原語來啟動一個新網(wǎng)絡的建立過程。僅當具有ZigBee協(xié)調器能力且當前無與網(wǎng)絡連接的設備，才可嘗試建立一個新網(wǎng)絡。如果此過程由其他設備開始，則網(wǎng)絡層管理實體將終止該過程，并向其上層發(fā)出非法請求報告。
該步驟通過發(fā)出狀態(tài)參數(shù)為INVAUD_REQUEST的NLME-NETWORK-FORMATION．confirm原語來完成。只有當設備為ZigBee協(xié)調器或路由器時，才能試圖允許設備與網(wǎng)絡的連接?？赏ㄟ^NLME-PERMIT-JOINING．request原語允許連接。
3．4 數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收
發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先按照協(xié)議中規(guī)定的幀形式構建幀數(shù)據(jù)。幀數(shù)據(jù)包括幀頭和幀內(nèi)容。其中幀頭包括幀類型、源地址、目的地址、PAN、CLUSTERID等信息。幀構建好后調用MAC層的原語MCPS-DATA．request，并將接收到的結果通過MCPS-DATA．confirm返回。在Z-Stack中，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收都必須通過應用層調用。應用層提供的Flash發(fā)送函數(shù)，其程序如下：

為了接收數(shù)據(jù)，設備必須打開其接收機。上層使用NLME-SYNC．request原語初始化設備，打開其接收機，該原語將引起網(wǎng)絡層使用MLME-POLL．request原語對其父設備進行輪詢。ZigBee協(xié)調器或路由器的網(wǎng)絡層必須在最大程度上保證任何時間接收機總是處于接收狀態(tài)。
網(wǎng)絡層使用NLDE-DATA．indication原語向其高層表明所接收到的數(shù)據(jù)幀。一旦接收到幀信息，網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)實體將會檢查幀控制域中安全子域的值。如果該值不為零，則網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)實體將把該幀傳送到安全服務提供單元，并根據(jù)所指定的安全標準對其進行安全處理。
接收到Flash發(fā)送方式的數(shù)據(jù)后，網(wǎng)絡層會根據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)計算小燈閃爍的數(shù)據(jù)間隔，其源函數(shù)程序如下：

4 結束語
將本文所設計的ZigBee無線網(wǎng)絡節(jié)點應用于軍用車載記錄儀，用來向基站傳送車的速度，油量，水溫，行駛路程等數(shù)據(jù)。經(jīng)測量，在距離基站292 m以內(nèi)的地方，數(shù)據(jù)能準確地傳送到基站，基本達到了預定設計目標。
ZigBee網(wǎng)絡節(jié)點設計簡單、開銷小、應用范圍廣，適用于家庭自動化、健康醫(yī)療服務、無線自動讀表系統(tǒng)、智能小區(qū)、無線傳感器網(wǎng)絡、無線工業(yè)控制、智慧型標簽等領域。例如在精確農(nóng)業(yè)領域，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)使用孤立的、無通信能力的機械設備，主要依靠人力檢測作物的生長狀況，而采用傳感器和ZigBee網(wǎng)絡后，農(nóng)業(yè)將逐漸轉向以信息和軟件為中心的生產(chǎn)模式，使用更多的自動化、網(wǎng)絡化、智能化和遠程控制的設備來耕種。