【经验】关于EFR32MG多协议SOC芯片做ZigBee开发时，休眠设备的polling机制的浅析
EFR32MG系列是SILICON LABS的多协议SOC芯片，支持BLE、BlueTooth Mesh、ZigBee和Thread协议，被广泛应用于智能家居、智能工业等市场。EFR32MG做ZigBee开发时，很多工程师对于休眠设备的polling机制不是很清楚，本文就基于EmberZnet Stack的polling机制做些浅谈，希望在开发过程中能够帮助到大家。
我们知道ZigBee协议中Sleepy End Device（下文简称ZSED）是通过polling机制和父节点进行交互，来读取自己的数据并通知父节点自己仍在网络。EmberZnet Stack中polling分两种，即short poll和long poll，在plugins的End Device Support中可以分别设置short poll和long poll的时间间隔。如下图：
其工作机制如下：当ZSED使用long poll时，ZSED会以long poll设置的周期向父节点poll，不poll时射频处在关闭状态。ZSED会一直处于long poll状态直到从父节点查询到有自己的数据，此时ZSED会切换成short poll并以short poll设置的周期每次从父节点取一包数据，直至取完。当ZSED接收到父节点的response或者wake timeout被触发，ZSED会再次切换到long poll。Wake timeout默认是3秒，即ZSED连续发了3次short poll(short poll interval默认是1S)，父节点都没有数据给ZSED时，Wake timeout就会被触发，ZSED又会切换到long poll。如果数据传输较为频繁，可以把ZSED的long poll设置短一些。如果数据量大，比如 OTA的情况，则可以把short poll缩短一些，加快传输速率。short poll可以通过 emberAfSetShortPollIntervalQsCallback( int16u shortPollIntervalQs )函数动态修改。
1、了解了polling工作机制后，那ZSED应该多长时间向父节点poll一次呢？
决定ZSED应该多长时间向父节点poll一次，需要考虑间接传输超时(Indirect Transmission Timeout)，ZigbBee规范规定的间接传输超时时间是7.68秒，即父节点缓存子节点的数据时间是7.68秒，超过这个时间数据就会被清除。EmberZnet Stack通过EMBER_INDIRECT_TRANSMISSION_TIMEOUT 或者EZSP_CONFIG_INDIRECT_TRANSMISSION_TIMEOUT设置间接传输超时时间。如果应用中ZSED需要接收其他节点发来的数据，就需要至少7.5秒poll一次，因为超过7.5秒的话就有可能丢失信息或者APS ACKs。ZSED在调试、网络维护或报警状态等特殊情况下，在发送消息后的一定时间内应该以更短的poll周期来轮询，使得ZSED可以快速确认和响应消息，等设备返回到正常操作状态时，再恢复到标准的poll周期轮询。当ZSED只是单向传输，不需要接收其他节点的数据时，poll周期可以设置大于7.68秒。
2、ZSED可以在不轮询父节点的情况下能运行多长时间？超时之后ZSED会发生什么？
EmberZnet Stack中ZSED具有poll timeout参数，ZSED必须在poll timeout范围内至少向父节点poll一次。Poll Timeout时间由EMBER_END_DEVICE_POLL_TIMEOUT或者EZSP_CONFIG_END_DEVICE_POLL_TIMEOUT和EMBER_END_DEVICE_POLL_TIMEOUT_SHIFT或者EZSP_CONFIG_END_DEVICE_POLL_TIMEOUT_SHIFT配置，plugin的ZigBee PRO Leaf Library或者ZigBee PRO Stack Libraryz中设置，如下图：
Poll Timeout的值是5*2^6 = 5*64 = 320秒，这个值在ZSED申请入网过程中会告诉父节点。
如果ZSED超出poll timeout没有向父节点polling的话，父节点会将该子设备从child table中移除，有效地将子设备老化出网络。这样做是为了防止子设备出现异常情况(如损坏、被拿走)时，父节点的child table会被一直无效占用。它还能确保父节点与子节点保持同步，确定哪个子节点属于哪个父节点。当父节点成功地接收到并处理子节点的polling，父节点会重置poll timeout，当子节点接收到父节点返回的ACK，子节点端也重置poll timeout。堆栈为了容纳不支持轮询的非睡眠终端的设备，每当子节点发送传出消息时，父节点仍然会重置其一侧的poll timeout，但是运行EmberZnet Stack的终端设备传出消息时不会重置超时，因此，仍应进行轮询以使连接两侧的超时“保持活动”。Poll timeout的最大值为255 * 2^14 = 4177920秒 = 68632分 = 1160.53小时 = 48.35天。
但ZSED超出poll timeout没有向父节点polling，父节点从child table中移除此ZSED，ZSED在参与网络通信之前，被要求rejoin网络(FindAndRejoinNetwork)。请注意，如果在emberNetworkState()结果为EMBER_JOINED_NETWORK_NO_PARENT时启动了PollForData操作，则EmberZNet堆栈将自动启动此重新加入。
3、如果父节点故障，ZSED发送polling后得不到ACK，ZSED会发生什么？
假设一种情况如下：ZSED的poll timeout时间为5小时，而short poll时间间隔为1秒，long poll时间间隔为10秒。这种情况下，如果父节点发生故障或者被移除网络，那么ZSED是不是只有到5小时poll timeout超时机制触发才会rejoin呢？
EmberStack中End Device还有一个最大次数的Missed Polls机制，plugin中设置如下：
当End Device的polling次数达到最大的Missed Polls次数，都没有接收到父节点的ACK时，也会触发rejoin。
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产品型号
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品类
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Protocol Stack
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Frequency Band @ Max TX Power(GHz@dBm)
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Flash(kB)
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RAM(kB)
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GPIO(个数)
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Operating Temperature(℃)
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Storage Temperature(℃)
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Pin Count
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AVDD Supply Voltage(V)
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EFR32MG12P433F1024GL125-C
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Gecko Multi-Protocol Wireless SoC
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Bluetooth LE Zigbee Thread Proprietary, Wi-SUN
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2.4GHz @ 19dBm, Sub-GHz @ 20dBm
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1024kB
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256kB
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65
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-40℃~85℃
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-50℃~150℃
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BGA125
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1.8V~3.8V
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选型表 - SILICON LABS 立即选型
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电子商城
品牌：SILICON LABS
品类：Wireless Gecko SoC
价格：￥8.1764
现货： 111,379
品牌：SILICON LABS
品类：Mighty Gecko Multi-Protocol Wireless SoC
价格：￥27.0929
现货： 98,034
品牌：SILICON LABS
品类：Wireless Gecko SoC
价格：￥10.4994
现货： 67,034
现货市场
品牌：SILICON LABS
品类：Switch Hall Effect Magnetic Position Sensor
价格：￥2.2924
现货：150,000
服务
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