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Zigbee3.0轻松入门

基于EFR32MG的Zigbee3.0理论与实战。
本书从Zigbee3.0应用开发工程师实践的角度出发，按照快速实现Zigbee3.0应用开发所必需的知识为线索进行编写，目的是使读者既能避开冗长和不迫切的协议阅读，又能快速实现基于Zigbee3.0协议的应用开发。 全书共9章，第1章介绍什么是Zigbee3.0协议；第2、3章介绍协议的网络规范，这是协议栈配置的理论基础；第4~6章重点介绍如何按照协议对数据进行打包，以及如何安全地上传下达；第7~9章为开发实践部分，主要包括如何快速搭建应用开发环境...

  • 产品名称： Zigbee3.0轻松入门
  • 适用院校： 高职、本科
  • 技术侧重点： Zigbee3.0 、WSN
  • 微控制器： EFR32MG
  • 硬件平台： Zigbee开发套件Creek-ZB-PK
  • 软件开发平台： Simplicity Studio、IAR Embedded Workbench
  • 支持协议栈： EmberZNet PRO协议栈
  • 产业或技术热点： 智能家居、智慧农业、智能灯光、无线传感器网络、工业4.0
  • 读者对象： 师生、项目管理者、技术爱好者和从事ZigBee产品应用开发的工程师

  • 产品参数
  • 产品名称： Zigbee3.0轻松入门
  • 适用院校： 高职、本科
  • 技术侧重点： Zigbee3.0 、WSN
  • 微控制器： EFR32MG
  • 硬件平台： Zigbee开发套件Creek-ZB-PK
  • 软件开发平台： Simplicity Studio、IAR Embedded Workbench
  • 支持协议栈： EmberZNet PRO协议栈
  • 产业或技术热点： 智能家居、智慧农业、智能灯光、无线传感器网络、工业4.0
  • 读者对象： 师生、项目管理者、技术爱好者和从事ZigBee产品应用开发的工程师

内容简介

　　本书从Zigbee3.0应用开发工程师实践的角度出发，按照快速实现Zigbee3.0应用开发所必需的知识为线索进行编写，目的是使读者既能避开冗长和不迫切的协议阅读，又能快速实现基于Zigbee3.0协议的应用开发。 全书共9章，第1章介绍什么是Zigbee3.0协议；第2、3章介绍协议的网络规范，这是协议栈配置的理论基础；第4~6章重点介绍如何按照协议对数据进行打包，以及如何安全地上传下达；第7~9章为开发实践部分，主要包括如何快速搭建应用开发环境，以及进行典型的Zigbee3.0应用开发实践。

前言

　　2010年物联网被列为国家发展战略，经过10年的发展，物联网已进入产业应用成熟期。物联网已经成为企业向客户提供巨大价值的一种方式。在智能家居、智慧城市、工业4.0、智能交通、公用事业和现代农业等行业应用中，越来越多的企业使用物联网技术在各个垂直领域获得竞争优势或者寻求新的发展机会。

物联网是以构建万物互联的智能社会为愿景的多种应用技术的统称，设备能相互通信并自动执行任务的应用场景是基于某些通信协议来实现的。通信协议的标准化是物联网诞生以来一直争论的话题。随着时间的推移，答案越来越指向开放的生态系统。开放系统为用户提供了更多的价值，比如保证产品之间的互操作性，消费者不再担心购买的产品受制于某一个厂家，同样对于绝大多数物联网企业来说，使用开放和标准化的网络协议，更有利于得到消费者的认可，更快地进入市场、无需浪费时间和资源创建自己的协议等。

ZigBee是ZigBee联盟的旗舰技术，是一个成熟且广泛部署的标准，它提供了一个完整的协议栈解决方案，ZigBee联盟是基于标准协议构建开放生态的典范，得益于联盟核心董事成员的努力，ZigBee技术在协议、芯片、产品认证等方面近来年取得了巨大成功；至今已有3500多种经过ZigBee联盟认证的产品，以及超过30亿的终端产品部署。

         本书作者均有超过10年的物联网从业经历，我们见证了ZigBee技术在中国的启蒙、发展、沉寂和突破；有很长一段时间，选择ZigBee技术的产品厂家都是各自为政，各家的产品几乎都不兼容，一直到ZigBee3.0版本协议栈的发布，由于ZigBee3.0向下兼容，且新增了大量终端产品的互相通信标准规范，以及旗帜鲜明的安全机制，这对于ZigBee应用生态建立，提供了价值基础，ZigBee3.0是ZigBee协议发展过程的一个里程碑。

目前市面上主流的ZigBee设备均采用了ZigBee3.0，大量的院校开设了智能产品相关专业，但是我们找不到一本关于ZigBee3.0的参考书，另外我们从工程师实践的角度，按照最快实现ZigBee3.0应用开发所必须的知识为线索来编辑此书，目的是让读者可以避开冗长和不迫切的协议阅读，同时我们加上了典型应用的开发实践指导，帮助有需要的工程师大幅度减少开发入门的时间成本。

本书一共9个章节，围绕解决4个问题，其中第一章讲什么是ZigBee3.0协议，第二章与第三章介绍协议的网络规范，第四、五、六章讲解协议的数据如何符合标准地安全进行的上传下达，第七、八、九章为读者展示如何快速开始应用开发和典型的应用开发实践。

本书适合想了解和掌握ZigBee理论的师生、项目管理者、技术爱好者和从事ZigBee产品应用开发的工程师阅读，由于技术的更新换代很快，为了能及时同步更新内容，我们开辟了一个网络更新渠道，读者可以通过注册为会员来获取更新的内容，以及本书所涉及的代码和相关工具软件等。

另外，在本书的编写过程中，得到了Silicon Labs(芯科中国)的大力支持和帮助，他们对本书内容的取舍、主次安排均提出了很好的意见，在此表示衷心的感谢。在书稿撰写整理过程中北航出版社的董立娟老师为书稿的内容提出了大量有益建议，在此表示特别的感谢。在本书的章节后习题的整理过程中，得到了四川幼儿师范高等专科学院邓磊老师从教学实践给出的宝贵经验，在此表示诚挚的感谢。

        由于编者水平有限，加之编写时间仓促，书中不足之处在所难免，敬请读者批评指正。


目录

第1章Zigbee3.0概述1

1.1物联网数据传输1

1.2为什么选择Zigbee3.02

1.3什么是Zigbee3.04

1.3.1Zigbee概述4

1.3.2Zigbee3.0概述6

1.4Zigbee3.0技术规范8

1.5Zigbee3.0协议栈9

1.5.1Zigbee3.0协议栈概述9

1.5.2原语概念12

1.5.3各商业协议栈14

1.6何时用到Zigbee3.020

1.7习题21

第2章解析Zigbee3.0数据23

2.1Zigbee3.0数据及标准化23

2.1.1Zigbee3.0数据23

2.1.2Zigbee3.0数据标准化26

2.1.3ZCL基础概念35

2.2Zigbee3.0数据包38

2.3习题42

第3章Zigbee3.0组网43

3.1Zigbee3.0网络拓扑43

3.1.1Zigbee3.0节点43

3.1.2Zigbee拓扑结构45

3.1.3Zigbee3.0的安全模式47

3.2Zigbee3.0基本设备行为规范49

3.3Zigbee3.0网络创建50

3.4Zigbee3.0节点加入网络53

3.4.1允许新节点加入54

3.4.2新节点加入网络55

3.4.3节点重新连接59

3.5Zigbee3.0节点离开网络61

3.6Zigbee3.0节点重启62

3.7Zigbee3.0节点恢复出厂设置64

3.8习题65

第4章Zigbee3.0数据传输67

4.1Zigbee3.0数据获取67

4.1.1主动读取数据67

4.1.2数据主动上报71

4.2Zigbee3.0数据收发82

4.2.1Zigbee地址82

4.2.2Zigbee3.0端点概念85

4.2.3Zigbee3.0设备概念87

4.2.4Zigbee3.0数据发送89

4.2.5Zigbee3.0数据接收99

4.2.6睡眠节点如何接收数据102

4.3绑定106

4.3.1绑定概述106

4.3.2绑定方法107

4.3.3绑定管理110

4.3.4绑定流程111

4.4Zigbee低功耗115

4.5习题117

第5章Zigbee3.0传输路径118

5.1Zigbee3.0传输路径相关概念119

5.1.1Zigbee3.0路由概述119

5.1.2节点在Zigbee3.0路由中的功能要求120

5.1.3路由成本120

5.1.4链路状态信息121

5.1.5路由表与路由发现表122

5.1.6路由发现表的过期124

5.1.7邻居表125

5.2Zigbee3.0传输路径的创建128

5.2.1路由发现128

5.2.2发起路由发现131

5.2.3接收一个路由请求命令帧133

5.2.4接收一个路由回复命令帧136

5.2.5发起和处理一个路由记录命令帧137

5.2.6路由维护138

5.2.7接收一个单播帧139

5.3Zigbee3.0路由的应用142

5.4习题144

第6章Zigbee网络安全145

6.1无线网络攻击及防御145

6.2Zigbee安全概述148

6.2.1Zigbee安全架构148

6.2.2安全设计选择149

6.2.3安全模式149

6.2.4信任中心150

6.3Zigbee3.0密钥150

6.3.1链接密钥151

6.3.2网络密钥153

6.4安装码153

6.4.1安装码的格式154

6.4.2散列函数154

6.4.3安装码的使用155

6.5节点操作155

6.5.1节点加入的策略值155

6.5.2信任中心地址155

6.5.3信任中心链接密钥156

6.5.4请求链接密钥156

6.5.5信任中心链接密钥交换过程156

6.5.6接收新链接密钥160

6.6信任中心行为160

6.6.1添加安装码160

6.6.2向网络中添加新节点160

6.6.3已知节点加入时的行为163

6.7分布式安全网络行为164

6.8Zigbee3.0安全实例164

6.9习题166

第7章如何进行Zigbee3.0开发167

7.1如何开启Zigbee3.0之旅167

7.1.1入门——确定互操作目标168

7.1.2两种加速产品开发的方法168

7.1.3加入Zigbee联盟169

7.1.4学习Zigbee的基础知识169

7.1.5选择Zigbee兼容平台169

7.1.6完成开发170

7.1.7认证产品170

7.1.8上市和迭代170

7.2Zigbee3.0开发流程170

7.3Zigbee3.0开发平台的搭建171

7.3.1如何选择Zigbee3.0开发平台171

7.3.2需要的设备和必要条件173

7.3.3Zigbee开发套件概述174

7.3.4Zigbee3.0开发准备175

7.3.5SimplicityStudio的安装及配置175

7.3.6ZigbeeSDK及工具下载177

7.3.7本地导入Zigbee3.0协议栈179

7.3.8导入Zigbee3.0例程工程180

7.3.9IAREWARM的安装及配置183

7.3.10将Zigbee3.0例程下载至开发套件184

7.4习题186

第8章手把手开启Zigbee3.0开发之旅187

8.1Zigbee3.0开发准备187

8.2第一个Zigbee3.0项目目标187

8.3动手开发第一个Zigbee3.0项目187

8.3.1软件准备188

8.3.2硬件准备188

8.3.3创建协调器节点项目工程189

8.3.4协调器节点项目工程配置190

8.3.5协调器节点项目硬件配置194

8.3.6编写协调器用户程序196

8.3.7协调器项目工程编译201

8.3.8协调器程序下载202

8.3.9终端节点项目工程202

8.3.10第一个Zigbee3.0项目操作现象208


8.4习题210

第9章Zigbee3.0开发实例——智能灯光211

9.1智能灯光控制系统概述211

9.2智能灯光应用程序设计基础212

9.3智能灯光项目实例目标212

9.4智能灯光应用程序基本设计213

9.4.1Zigbee3.0协调器应用程序设计214

9.4.2Zigbee3.0开关节点应用程序设计214

9.4.3Zigbee3.0灯节点应用程序设计225

9.4.4智能灯光Zigbee3.0应用程序运行239

9.5使用Zigbee协议栈开发概述241

9.6习题243

附录AZigbee3.0关键名词、术语翻译244

附录BZigbee3.0关键词缩写对照表245

附录CZCL命令返回状态列表246

参考文献248
Zigbee3.0轻松入门
基于EFR32MG的Zigbee3.0理论与实战。
本书从Zigbee3.0应用开发工程师实践的角度出发，按照快速实现Zigbee3.0应用开发所必需的知识为线索进行编写，目的是使读者既能避开冗长和不迫切的协议阅读，又能快速实现基于Zigbee3.0协议的应用开发。 全书共9章，第1章介绍什么是Zigbee3.0协议；第2、3章介绍协议的网络规范，这是协议栈配置的理论基础；第4~6章重点介绍如何按照协议对数据进行打包，以及如何安全地上传下达；第7~9章为开发实践部分，主要包括如何快速搭建应用开发环境...
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