【经验】如何实现两个不同的ZigBee网络设备之间的单跳通信?

EFR32MG系列是SILICON LABS公司的多协议无线SOC，被广泛应用于ZigBee技术产品中。有些用户在做ZigBee网络产品开发时，会有两个不同的ZigBee网络设备之间的单跳通信的需求，本文指导大家使用Inter-Pan来实现该功能。

Inter-Pan消息可用于不同网络，同一信道的两个设备之间的单跳通信。Silicon Labs提供Inter-Pan Plugin，方便客户在此Plugin的基础上扩展，以在自己的应用中实现Inter-Pan消息的发送和接收。本文主要介绍如何搭建和测试Inter-Pan的功能，并以Z3LightSOC sample为例，在WSTK+4151 无线板子上进行演示。

1，Inter-Pan Plugin的源码位于协议栈的C:\SiliconLabs\SimplicityStudio\v4\developer\sdks\gecko_sdk_suite\v2.6\protocol\zigbee\app\framework\plugin\interpan

2，在Z3Light sample中已经勾选该Inter-Pan Plugin。创建并编译该Z3Light sample，将固件以及对应的Bootloader烧录到两块WSTK 4151无线板。

3，两块无线板启动之后会自动扫描网络并加入Centralized，如果没有网络可以加入，最后会建立自己Distributed网络。在此实验中，每个板子分别建立自己的Distributed网络，确保它们处于同一个信道即可。如果比较难建立同一信道上的不同网络，也可以分别加入两个同一信道不同PANID的网络。如下所示，两个板子分别建立好自己的网络。

AppBuilder MFG Code: 0x1002

node [(>)000B57FFFE07F6E3] chan [20] pwr [3]

panID [0xF052] nodeID [0xCBD9] xpan [0x(>)0D03351F0A0587C6]

stack ver. [5.10.0 GA build 36]

nodeType [0x02]

Security level [05]

network state [02] Buffs: 74 / 75

AppBuilder MFG Code: 0x1002

node [(>)000B57FFFE07F6E2] chan [20] pwr [3]

panID [0x2923] nodeID [0x390E] xpan [0x(>)87461289F0783C2F]

stack ver. [5.10.0 GA build 36]

nodeType [0x02]

Security level [05]

network state [02] Buffs: 75 / 75

4，通过CLI命令测试Inter-Pan消息的发送和接收。在Simplicity Studio中，将两个设备对应的Console打开，在一个Console中输入如下命令：

plugin interpan fragment-test [panId:2] [eui64:8] [clusterId:2] [msgLen:2]

Sends a message of      specified length of random values to target device over inter-PAN.

panId - INT16U - The PAN       ID that the target is located on

eui64 - IEEE_ADDRESS -       The target's EUI64 (big endian)

clusterId - INT16U - The       cluster ID that the sample message should contain

msgLen - INT16U - The       length of the randomly-filled message to be sent across inter-PAN

plugin interpan fragment-test 0xFFFF {000B57FFFE07F6E3}  0x0000 10

其中第一个参数是目的设备的PANID，可以设置为0xFFFF。

第二个参数是目的设备的EUI64，可以设置为NULL代表广播消息，否则为单播。

第三个参数是目的设备的Cluster。

第四个参数是发送的消息的Playload长度。

5，发送完上述命令，可在控制台中看到对应的输出信息：

发送端：

Z3LightSoc>Sending inter-PAN message of len 10 to (>)000B57FFFE07F6E3 with random values: T00000000:Inter-PAN TX (10) [A9 30 09 70 82 6D D1 A9 3B 14 ], 0x00

success (0x00)

接收端：

RX inter-PAN message (unicast):

  src pan id: 0x2923

  src long id: (>)000B57FFFE07F6E2

  profile id: 0x0109

  cluster id: 0x0000 (Basic)

ERR: Inter-PAN profile 0x0109, cluster 0x0000, command 0x09 not permitted

以上打印信息表明Inter-Pan消息发送成功。用户可根据自己的需求，构建自定义的消息。

函数流程分析：

发送流程：

当输入plugin interpan fragment-test，最调用如下函数：

void emAfInterpanFragmentTestCommand(void)

|-- emberAfSendInterPan()

|-- emberAfInterpanSendMessageCallback()

    |-- makeInterPanMessage()

    |-- emAfPluginInterpanSendRawMessage()

        |-- emberSendRawMessage()

最核心的函数是emberSendRawMessage()，其在raw-message.h中定义。

/** @brief Sends the given message over the air without higher layer

 * network headers.

 *

 * The first two bytes are interpreted as the 802.15.4 frame control field.

 * If the Ack Request bit is set, the packet will be retried as necessary.

 * Completion is reported via ::emberRawTransmitCompleteHandler().

 * Note that the sequence number specified in this packet is not taken into

 * account by the MAC layer. The MAC layer overwrites the sequence number field

 * with the next available sequence number.

 *

 * @param message  The message to transmit.

 *

 * @return ::EMBER_SUCCESS if the message was successfully submitted to

 * the transmit queue, and ::EMBER_ERR_FATAL otherwise.

 */

EmberStatus emberSendRawMessage(EmberMessageBuffer message);

如果想发送广播消息， 可将emberAfSendInterPan()的参数改为如下格式：

EmberStatus status = emberAfSendInterPan( OxFFFF,

                     NULL,

                     EMBER_NULL_NODE_ID,

                     0,      // mcast id - unused

                     clusterId,

                     SE_PROFILE_ID, // GBCS only

                     messageLen,

                     testMessage);

接收流程：

当接收到Inter-Pan消息时，emberMacPassthroughFilterHandler()会被调用，其在raw-message.h中定义。

/** @brief This function is called when the stack has received a raw MAC message that has

 *    matched one of the application's configured MAC filters.

 *

 * @param macFilterMatchStruct This is a pointer to a structure containing information

 *   about the matching message, including the index of the filter that was matched,

 *   and the actual data of the message.

 */

void emberMacFilterMatchMessageHandler(const EmberMacFilterMatchStruct* macFilterMatchStruct);

emberMacFilterMatchMessageHandler()

    |-- emAfPluginInterpanProcessMessage()

        |-- emberAfPluginInterpanPreMessageReceivedCallback()

以上就是Inter-Pan消息的测试过程以及发送和接收流程的源码分析，更多信息请参考Inter-Pan Plugin的源码。