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Zigbee 设置信道,PANID,发射功率

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楼主
ID:76127 发表于 2015-4-18 00:31 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
  现对z-stack里几个网络参数的设置以及如何获取总结一下。
信道配置:
Zigbee在3个频段定义了27个物理信道:868MHz频段中定义了1个信道,915MHz频段中定义了2个信道,信道间隔为2MHz,2.4GHz频段上定义了16个信道,信道间隔为5MHz.
信道编号
中心频率/MHz
信道间隔/MHz
频率上限/MHz
频率下限/MHz
k=0
868.3
--
868.6
868.0
k=1,2,…,10
906+2(k-1)
2
928.0
902.0
k=11,12,…,26
2401+5(k-11)
5
2483.5
2400.0
Z-stack中可以在f8wConfig.cfg里设置信道,相关部分如下:
/* Default channel is Channel 11 - 0x0B */
// Channels are defined in the following:
//         0      : 868 MHz     0x00000001
//         1 - 10 : 915 MHz     0x000007FE
//        11 - 26 : 2.4 GHz     0x07FFF800
//
//-DMAX_CHANNELS_868MHZ     0x00000001
//-DMAX_CHANNELS_915MHZ     0x000007FE
//-DMAX_CHANNELS_24GHZ      0x07FFF800
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x04000000 // 26 - 0x1A
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x02000000 // 25 - 0x19
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x01000000 // 24 - 0x18
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00800000 // 23 - 0x17
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00400000 // 22 - 0x16
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00200000 // 21 - 0x15
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00100000 // 20 - 0x14
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00080000 // 19 - 0x13
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00040000 // 18 - 0x12
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00020000 // 17 - 0x11
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00010000 // 16 - 0x10
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00008000 // 15 - 0x0F
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00004000 // 14 - 0x0E
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00002000 // 13 - 0x0D
//-DDEFAULT_CHANLIST=0x00001000 // 12 - 0x0C
-DDEFAULT_CHANLIST=0x00000800 // 11 - 0x0B    这里默认使用的是编号为11的信道
当建网过程开始后,网络层将请求MAC层对规定的信道或由物理层默认的有效信道进行能量检测扫描,以检测可能的干扰。网络层管理实体对能量扫描的结果以递增的方式排序,丢弃那些能量值超出可允许能量水平的信道,然后再由网络层管理实体执行一次主动扫描,结合检查PAN描述符,对剩下的信道选择一个合适的建立网络。
若要在应用中查看信道,可以这样获得,_NIB.nwkLogicalChannel,读取这个就OK了。(NIB -NWK Information base-. 其中包含一些网络属性 PANID ,NETWORK ADDRESS 等等。其中_nib.nwkpanID是本网的ID标识,_NIB.extendedPANID按照字面意思是外网ID)
PANID:
在确定信道以后,下一步将是确定PANID,如果ZDAPP_CONFIG_PAN_ID被定义为0xFFFF,那么协调器将根据自身的IEEE地址建立一个随机的PANID(0~0x3FFF),如ZDAPP_CONFIG_PAN_ID没有被定义为0xFFFF,那么网络的PANID将由ZDAPP_CONFIG_PAN_ID确定。
“如果ZDAPP_CONFIG_PAN_ID被定义为0xFFFF,那么协调器将根据自身的IEEE地址建立一个随机的PANID(0~0x3FFF)”这句话怎么理解呢,我经过试验发现,这个随机的PANID并非完全随机,它有规律,与IEEE地址有一定的关系:要么就是IEEE地址的低16位,要么就是一个与IEEE地址低16位非常相似的值。如IEEE地址为0x8877665544332211,PANID很有可能就是2211,或相似的值;IEEE地址为0x8877665544337777,PANID很有可能就是3777,或其它相似的值;
Z-stack中相关部分代码如下:
/* Define the default PAN ID.
*
* Setting this to a value other than 0xFFFF causes
* ZDO_COORD to use this value as its PAN ID and
* Routers and end devices to join PAN with this ID
*/
-DZDAPP_CONFIG_PAN_ID=0xFFFF
若要在应用中查看PANID可以这样获得,_NIB.nwkPanId,读取这个就OK了。
发射功率:
传送范围的大小是和发射功率还有信道环境有关, 传送速率和传送范围之间没有直接联系。所以呢,适当的增大发射功率可增大传送范围。但也是有一定的限制的。具体详见datasheet。
在mac_radio_def.h里有可以设置:
#define MAC_RADIO_CHANNEL_DEFAULT               11
#define MAC_RADIO_TX_POWER_DEFAULT              0x1F
#define MAC_RADIO_TX_POWER_MAX_MINUS_DBM        25
这些只是举例说明一下,这些参数的意义,以及在z-stack里的什么地方修改。还有很多其它的参数,可以查看相关的源文件。
[mac_radio_def.h]
#define MAC_RADIO_SET_CHANNEL(x)            st( FSCTRLL = FREQ_2405MHZ + 5 * ((x) - 11); )
#define MAC_RADIO_SET_TX_POWER(x)            st( TXCTRLL = x; )
#define MAC_RADIO_SET_PAN_ID(x)              st( PANIDL = (x) & 0xFF; PANIDH = (x) >> 8; )
[mac_radio.c]
void macRadioInit(void)
{
/* variable initialization for this module */
reqChannel    = MAC_RADIO_CHANNEL_DEFAULT;
macPhyChannel = MAC_RADIO_CHANNEL_DEFAULT;
reqTxPower    = MAC_RADIO_TX_POWER_DEFAULT;
macPhyTxPower = MAC_RADIO_TX_POWER_DEFAULT;
}
[mac_low_level.h]
uint8 macRadioRandomByte(void);
void macRadioSetPanCoordinator(uint8 panCoordinator);
void macRadioSetPanID(uint16 panID);
void macRadioSetShortAddr(uint16 shortAddr);
void macRadioSetIEEEAddr(uint8 * pIEEEAddr);
void macRadioSetTxPower(uint8 txPower);
void macRadioSetChannel(uint8 channel);
void macRadioStartScan(uint8 scanType);
void macRadioStopScan(void);
void macRadioEnergyDetectStart(void);
uint8 macRadioEnergyDetectStop(void);

设置发射功率:
CC2530 设置RF的发送功率寄存器为TXPOWER,全局搜索一下可以看到以下代码

[csharp] view plaincopy


  • #define MAC_RADIO_SET_PAN_COORDINATOR(b)              st( FRMFILT0 = (FRMFILT0 & ~PAN_COORDINATOR) | (PAN_COORDINATOR * (b!=0)); )  
  • #define MAC_RADIO_SET_CHANNEL(x)                      st( FREQCTRL = FREQ_2405MHZ + 5 * ((x) - 11); )  
  • #define MAC_RADIO_SET_TX_POWER(x)                     st( TXPOWER = x; )</font>  
  • #define MAC_RADIO_SET_PAN_ID(x)                       st( PAN_ID0 = (x) & 0xFF; PAN_ID1 = (x) >> 8; )  
  • #define MAC_RADIO_SET_SHORT_ADDR(x)                   st( SHORT_ADDR0 = (x) & 0xFF; SHORT_ADDR1 = (x) >> 8; )  


继续跟踪MAC_RADIO_SET_TX_POWER

[csharp] view plaincopy


  • /**************************************************************************************************
  • * @fn          macRadioUpdateTxPower
  • *
  • * @brief       Update the radio's transmit power if a new power level has been requested
  • *
  • * @param       reqTxPower - file scope variable that holds the last request power level
  • *              macPhyTxPower - global variable that holds radio's set power level
  • *
  • * @return      none
  • **************************************************************************************************
  • */  
  • MAC_INTERNAL_API void macRadioUpdateTxPower(void)  
  • {  
  •   halIntState_t  s;  
  •   
  •   /*
  •    *  If the requested power setting is different from the actual radio setting,
  •    *  attempt to udpate to the new power setting.
  •    */  
  •   HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION(s);  
  •   if (reqTxPower != macPhyTxPower)  
  •   {  
  •     /*
  •      *  Radio power cannot be updated when the radio is physically transmitting.
  •      *  If there is a possibility radio is transmitting, do not change the power
  •      *  setting.  This function will be called again after the current transmit
  •      *  completes.
  •      */  
  •     if (!macRxOutgoingAckFlag && !MAC_TX_IS_PHYSICALLY_ACTIVE())  
  •     {  
  •       /*
  •        *  Set new power level;  update the shadow value and write
  •        *  the new value to the radio hardware.
  •        */  
  •       macPhyTxPower = reqTxPower;  
  • <font color="#ff0000">      MAC_RADIO_SET_TX_POWER(macPhyTxPower);</font>  
  •     }  
  •   }  
  •   HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION(s);  
  • }  


在这里我们可以看到TXPOWER的设置值实际上应该是reqTxOower,让我看一下reqTxOower在哪里设置吧,继续跟踪可以发现reqTxPower在函数MAC_INTERNAL_API uint8 macRadioSetTxPower(uint8 txPower)中得到更新,一路跟踪下去可以在函数uint8 MAC_MlmeSetReq(uint8 pibAttribute, void *pValue)看到以下代码

[csharp] view plaincopy


  •     case MAC_PHY_TRANSMIT_POWER:  
  •       /* Legacy transmit power attribute */  
  • #if !defined HAL_MAC_USE_REGISTER_POWER_VALUES && \  
  •   !defined HAL_PA_LNA && !defined HAL_PA_LNA_CC2590  
  •       /* Legacy transmit power attribute value for CC2530 alone,
  •        * or runtime selection support build means a negative absolute value.
  •        * However, when used as register power values or
  •        * with HAL_PA_LNAxxx definition (without runtime selection)
  •        * the attribute value is not a negative absolute value. */  
  •       macPib.phyTransmitPower = (uint8)(-(int8)macPib.phyTransmitPower);  
  • #endif /* !defined HAL_MAC_USE_REGISTER_POWER_VALUES && ... */  
  •       /* pass through to next case -- do not break*/  
  • #endif /* MAC_OBSOLETE_PHY_TRANSMIT_POWER */  
  •   
  •     case MAC_PHY_TRANSMIT_POWER_SIGNED:  
  •       (void)macRadioSetTxPower(macPib.phyTransmitPower);  
  •       break;  


到这里为止Z-Stack发送功率的设置流程已经明确,但是我找遍Z-Stack的工程也没有找到调用uint8 MAC_MlmeSetReq(uint8 pibAttribute, void *pValue)的地方想来应该是封装在TI提供的LIB文件中了,
修改TXPOWER的方法有两种:一、在uint8 macRadioSetTxPower(uint8 txPower)函数中通过修改macPib.phyTransmitPower = (uint8)(-(int8)macPib.phyTransmitPower);的值来修改TXPOWER参数,系统复位后将使用调用该函数设置发送功率。修改macPib.phyTransmitPower = (uint8)(-(int8)macPib.phyTransmitPower);可以通过修改以下结构体中的红色部分来修改

[csharp] view plaincopy


  • static CODE const macPib_t macPibDefaults =  
  • {  
  •   54,                                         /* ackWaitDuration */  
  •   FALSE,                                      /* associationPermit */  
  •   TRUE,                                       /* autoRequest */  
  •   FALSE,                                      /* battLifeExt */  
  •   6,                                          /* battLifeExtPeriods */  
  •   
  •   NULL,                                       /* *pMacBeaconPayload */  
  •   0,                                          /* beaconPayloadLength */  
  •   MAC_BO_NON_BEACON,                          /* beaconOrder */  
  •   0,                                          /* beaconTxTime */  
  •   0,                                          /* bsn */  
  •   
  •   {0, SADDR_MODE_EXT},                        /* coordExtendedAddress */  
  •   MAC_SHORT_ADDR_NONE,                        /* coordShortAddress */  
  •   0,                                          /* dsn */  
  •   FALSE,                                      /* gtsPermit */  
  •   4,                                          /* maxCsmaBackoffs */  
  •   
  •   3,                                          /* minBe */  
  •   0xFFFF,                                     /* panId */  
  •   FALSE,                                      /* promiscuousMode */  
  •   FALSE,                                      /* rxOnWhenIdle */  
  •   MAC_SHORT_ADDR_NONE,                        /* shortAddress */  
  •   
  •   MAC_SO_NONE,                                /* superframeOrder */  
  •   0x01F4,                                     /* transactionPersistenceTime */  
  •   FALSE,                                      /* assocciatedPanCoord */  
  •   5,                                          /* maxBe */  
  •   1220,                                       /* maxFrameTotalWaitTime */  
  •   
  •   3,                                          /* maxFrameRetries */  
  •   32,                                         /* ResponseWaitTime */  
  •   0,                                          /* syncSymbolOffset */  
  •   TRUE,                                       /* timeStampSupported */  
  •   FALSE,                                      /* securityEnabled */  
  •   
  •   /* Proprietary */  
  • #if defined (HAL_PA_LNA)  
  •   19,                                         /* phyTransmitPower for CC2591 */  
  • #elif defined (HAL_PA_LNA_CC2590)  
  •   11,                                         /* phyTransmitPower for CC2590 */  
  • #else  
  • <span style="color:#ff0000;">0,                                          /* phyTransmitPower without frontend */</span>  
  • #endif  
  •   MAC_CHAN_11,                                /* logicalChannel */  
  •   {0, SADDR_MODE_EXT},                        /* extendedAddress */  
  •   1,                                          /* altBe */  
  •   MAC_BO_NON_BEACON,                          /* deviceBeaconOrder */  
  • };  


该值可以再-22到3之间变化具体可以参考

[csharp] view plaincopy


  • const uint8 CODE macRadioDefsTxPwrBare[] =  
  • {  
  •   3,  /* tramsmit power level of the first entry */  
  •   (uint8)(int8)-22, /* transmit power level of the last entry */  
  •   /*   3 dBm */   0xF5,   /* characterized as  4.5 dBm in datasheet */    //0  
  •   /*   2 dBm */   0xE5,   /* characterized as  2.5 dBm in datasheet */  
  •   /*   1 dBm */   0xD5,   /* characterized as  1   dBm in datasheet */  
  •   /*   0 dBm */   0xD5,   /* characterized as  1   dBm in datasheet */  
  •   /*  -1 dBm */   0xC5,   /* characterized as -0.5 dBm in datasheet */  
  •   /*  -2 dBm */   0xB5,   /* characterized as -1.5 dBm in datasheet */  
  •   /*  -3 dBm */   0xA5,   /* characterized as -3   dBm in datasheet */  
  •   /*  -4 dBm */   0x95,   /* characterized as -4   dBm in datasheet */  
  •   /*  -5 dBm */   0x95,  
  •   /*  -6 dBm */   0x85,   /* characterized as -6   dBm in datasheet */  
  •   /*  -7 dBm */   0x85,  
  •   /*  -8 dBm */   0x75,   /* characterized as -8   dBm in datasheet */  
  •   /*  -9 dBm */   0x75,  
  •   /* -10 dBm */   0x65,   /* characterized as -10  dBm in datasheet */  
  •   /* -11 dBm */   0x65,  
  •   /* -12 dBm */   0x55,   /* characterized as -12  dBm in datasheet */  
  •   /* -13 dBm */   0x55,  
  •   /* -14 dBm */   0x45,   /* characterized as -14  dBm in datasheet */  
  •   /* -15 dBm */   0x45,  
  •   /* -16 dBm */   0x35,   /* characterized as -16  dBm in datasheet */  
  •   /* -17 dBm */   0x35,  
  •   /* -18 dBm */   0x25,   /* characterized as -18  dBm in datasheet */  
  •   /* -19 dBm */   0x25,  
  •   /* -20 dBm */   0x15,   /* characterized as -20  dBm in datasheet */  
  •   /* -21 dBm */   0x15,  
  •   /* -22 dBm */   0x05    /* characterized as -22  dBm in datasheet */  
  • };  


二、就是使用MT功能

[csharp] view plaincopy


  • void MT_SysSetTxPower(uint8 *pBuf)  
  • {  
  •   /* A local variable to hold the signed dBm value of TxPower that is being requested. */  
  •   uint8 signed_dBm_of_TxPower_requeseted;  
  •   
  •   /*
  •    * A local variable to hold the signed dBm value of TxPower that can be set which is closest to
  •    * the requested dBm value of TxPower, but which is also valid according to a complex set of
  •    * compile-time and run-time configuration which is interpreted by the macRadioSetTxPower()
  •    * function.
  •    */  
  •   uint8 signed_dBm_of_TxPower_range_corrected;  
  •   
  •   /* Parse the requested dBm from the RPC message. */  
  •   signed_dBm_of_TxPower_requeseted = pBuf[MT_RPC_POS_DAT0];  
  •   
  •   /*
  •    * MAC_MlmeSetReq() will store an out-of-range dBm parameter value into the NIB. So it is not
  •    * possible to learn the actual dBm value that will be set by invoking MACMlmeGetReq().
  •    * But this actual dBm value is a required return value in the SRSP to this SREQ. Therefore,
  •    * it is necessary to make this redundant pre-call to macRadioSetTxPower() here in order to run
  •    * the code that will properly constrain the requested dBm to a valid range based on both the
  •    * compile-time and the run-time configurations that affect the available valid ranges
  •    * (i.e. MAC_MlmeSetReq() itself will invoke for a second time the macRadioSetTxPower() function).
  •    */  
  • <font color="#ff0000">  signed_dBm_of_TxPower_range_corrected = macRadioSetTxPower(signed_dBm_of_TxPower_requeseted);</font>  
  •   
  •   /*
  •    * Call the function to store the requested dBm in the MAC PIB and to set the TxPower as closely
  •    * as possible within the TxPower range that is valid for the compile-time and run-time
  •    * configuration.
  •    */  
  •   (void)MAC_MlmeSetReq(MAC_PHY_TRANSMIT_POWER_SIGNED, &signed_dBm_of_TxPower_requeseted);  
  •   
  •   /* Build and send back the response that includes the actual dBm TxPower that can be set. */  
  •   MT_BuildAndSendZToolResponse(((uint8)MT_RPC_CMD_SRSP | (uint8)MT_RPC_SYS_SYS),  
  •                                        MT_SYS_SET_TX_POWER, 1,  
  •                                        &signed_dBm_of_TxPower_range_corrected);  
  • }  



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