ZigBee的msstatePAN协议栈移植

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)是由多个节点组成的面向任务的无线自组织网络，一般不需要很高的信道带宽，但应具有较低的传输延时和极低的功率消耗，使用户能在有限的电池寿命内完成任务。IEEE 802．15．4／ZigBee标准把低功耗、低成本作为主要目标，为无线传感器网络提供了一种互连互通的平台。因此将ZigBee技术与无线传感器网络技术结合起来研究具有现实意义。

1 ZigBee技术的体系结构
在ZigBee技术中，其体系结构通常由层来量化它的各个简化标准。每一层负责完成所规定的任务，并且向上层提供服务。各层之间的接口通过所定义的逻辑链路来提供服务。ZigBee技术的体系结构主要由物理(PHY)层、媒体接入控制(MAC)层、网络／安全层以及应用框架层构成，其各层的分布如图1所示。

2 ZigBee技术的网络拓扑结构
ZigBee技术网络有2种拓扑结构：星型拓扑结构和对等拓扑结构，如图2所示。其中定义了两种设备：全功能设备(Full Funetion Device，FFD)和精简功能设备(Re—dueed Function Device，RFD)。与RFD相比，FFD在硬件功能模压电感上比较完备。在通信能力方面，FFD可以与所有其他的FFD或RFD通信，而RFD只能和与其关联的FFD进行通信。与RFD相关联的FFD设备称为该RFD的“协调器(Coordinator)”。在整个网络中，有一个FFD充当网络协调器(PAN Coordinator)。除直接参与应用外，网络协调器还需要完成成员身份管理、链路状态信息管理以及分组转发等任务。
本文移植的协议栈拓扑结构是对等拓扑网络中的一种——树簇网络。在树簇网络中大部分没备为FFD，RFD只能作为树枝末尾处的叶节点，这主要是由于RFD一次只能连接一个FFD。任何一个FFD都可以作为主协调器，并为其他从设备或主设备提供同步服务。在整个PAN中，只要该设备相对于PAN巾其他设备具有更多资源，这样的设备都可以成为该PAN的主协调器。
在建立一个PAN时，首先，PAN主协调器将其自身设置为一个簇标识符(CID)为O的簇头(CLH)。电感器生产然后，选择一个没有塑封电感器使用的PAN标识符，并向邻近的其他设备以广播的方式发送信标帧，从而形成第一簇网络。接收到信标帧的候选设备可以在簇头中请求加入该网络，如果PAN主协调器允许该设备加入，该设备就将主协调器作为它的父节点加到它的邻近表中，成为该网络的一个从设备；同样，其他设备都按照同样的方式，请求加入到网络中。如果候选设备不能加入到该网络中，那么它将寻叠层电感找其他的父节点。在树簇网络中，最简单的网络结构是只有一个簇的网络，但是多数网络结构由多个相邻的网络构成。一旦第一簇网络满足预定的应用或网络需求，PAN主协调器将会指定一个从设备为另一个簇的簇头，使得该从设备成为一个主协调器。随后其他的从设备将逐个加入，形成一个多簇网络，如图3所示。

3 无线传感器网络的节点结构
本文移植的目标板是自行设计的无线传感器网络节点模块。其中，处理器模块采用Atreel公司的AT—megal28L，无线通信模块采用TI公司的CC2420，电源模块使用NCPl402芯片将2节电池进行DC—DC变换后得到，传感器模块采用DSl8大功率电感贴片电感器820。
CC2420利用SFD、FIFO、FIFOP和CCA四个引脚表示收发数据的状态。ATmegal28L通过CC2420的SPI接口(CSn、SO、SI、SCK)与CC2420交换数据、发送命令，利用RSTn引脚复位芯片；并且利用VREG_EN引脚使能CC2420的电压调整器，使其产生CC2420所需要的1．8 V电压，从而使CC2420进入正常工作的状态。CC2420通过单极天线或PCB天线进行通信。节点总体框图如图4所示。

4 zigBee协议栈的移植
4．1 msstatePAN协议栈的移植
msstatePAN协议栈是由密西西比大学的R．Reese教授为广大无线技术爱好者开发的精简版ZigBee协议栈，基于标准C语言编写，基本具备了ZigBee协议标准所规定的功能，最新版本为V0．2．6，该版本支持多种开发平台，包括PICDEM Z、CC2430评估板、MSP430+CC2420(Tmote)以及WIN32虚拟平台。由于该协议栈的上述特点以及源代码的开放性，本文选择它作为学习和移植的

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