3. Bố cục luận văn
4.3 Cài đặt trình phân tích ZENA™
Giao diện chính:
Cài đặt phần mềm ZENA có thể tải về tại trang http://www.microchip.com hoặc có trong đĩa CD-ROM đi kèm thiết bị.
4.4 Công cụ cấu hình Microchip Stack
Microchip cung cấp miễn phí Stack có sẵn như một phần của lưu ý ứng dụng, AN965, “Microchip Stack for the ZigbeeTM Protocol”. Lưu ý ứng dụng và mã nguồn có thể tải về tại trang web www.microchip.com . Sau khi xem xét các lưu ý ứng dụng và nghiên cứu các dự án, để có thể sẵn sàng bắt đầu phân tích giao thức ứng dụng Zigbee. Trình phân tích ZENA sẽ hỗ trợ rất nhiều với cấu hình Microchip stack một cách tựđộng tạo ra một phần của mã nguồn cho giao thức ứng dụng Zigbee. Từ giao diện chính của ZENA chọn Zigbee™ Tools -> Stack Configuration. Giao diện cửa sổ
ZENA™ Stack Configuration sẽđược hiển thị nhưHình 4.3.
4.4.1 Xác định thông tin thiết bị giao thức Zigbee
Hình 4.3: Bảng Zigbee Device
Bảng 4.1: BảngLựa chọn cấu hình thiết bị giao thức Zigbee
CẤU HÌNH MÔ TẢ TÙY CHỌN
MAC Address Mỗi thiết bị giao thức Zigbee đều có riêng một địa chỉ
MAC
Zigbee Device Type Giao thức Zigbee định nghĩa ba dạng khác nhau của thiết bị
IEEE Device Type Lựa chọn loại thiết bị chuẩn IEEE
Defaults for Device Type
động thiết lập nhiều tùy chọn mặc định để cài đặt.
Transceiver Power Chọn hiển thị nguồn
Initial Power Source Chọn nguồn năng lượng ứng dụng Available Power
Source
Chọn nguồn năng lượng có sẵn cho ứng dụng
Alternate PAN Coordinator
Tùy chọn này không hỗ trợ cho giao thức Zigbee
Manufacture Code (Hex)
Tất cả các nhà sản xuất thiết bị giao thức Zigbee được chỉ định một mã nhà sản xuất. Được nhập bằng 4 giá trị
Hex
4.4.2 Xác định thông tin thu phát sóng
Hình 4.4: Bảng Transceiver
Bảng 4.2: Lựa chọn cấu hình giao thức thu phát sóng Zigbee
CẤU HÌNH MÔ TẢ TÙY CHỌN
Transceiver Chọn chip hỗ trợ phát sóng
Frequency Band Hiển thị tần số phát sóng, nếu bộ phát sóng chỉ hỗ trợ
một băng tần số thì hộp hiển thị tần số sẽ bị vô hiệu hóa.
Output Power Chọn nguồn phát ban đầu
Pin Assignment Bảng điều khiển này thể hiện các pin yêu cầu cho các lựa chọn phát. Stack cho phép thay đổi pin kết nối đến cổng cụ thể.
Allowed Channels Bảng này cho thấy các kênh được hỗ trợ bởi các băng tần số được lựa chọn. Lựa chọn các kênh trên sẽ tạo ra một nhãn có thểđược sử dụng để chỉđịnh việc cho phép kênh mạng thông tin và network discovery.
Allow Shared SPI Nếu sử dụng một SPI EEPROM nối tiếp với kho lưu trữ linh động bên ngoài, và EEPROM sử dụng cùng một SPI ngoại vi, lựa chọn tùy chọn này để bổ sung các tùy
chọn trên PIC MCU
4.4.3 Xác định hiện trạng và thông tin đểm cuối
Chọn bảng Endpoint
Hình 4.5: Bảng Endpoint
Bảng này dùng để xác định hiện trạng và cấu trúc điểm cuối của ứng dụng đang
được sử dụng. Các tùy chọn cấu hình được mô tả trong bảng 4.3
Bảng 4.3: Cấu hình Profile/Endpoint giao thức Zigbee
CẤU HÌNH MÔ TẢ TÙY CHỌN
Profile Header File
Bấm nút Brown để duyệt và lựa chọn tập tin tiêu đề cho hồ sơ
của các ứng dụng. Tập tin này có chứa hồ sơ thông tin cụ thể
gồm:
- Tên hồ sơ
- Danh sách thiết bịđược hỗ trợ trong hồ sơ
- Cho phép nhập xuất các nhóm tập tin
- Phạm vi kiểm tra các tham số trên các bảng khác Device Lựa chọn cấu hình thiết bị mô tả các ứng dụng Endpoints Để xác định một điểm cuối:
- Nhập giá trị tính toán (1-240) của điểm cuối vào khung Endpoint
- Trong khung Endpoint Name nhập tên điểm cuối - Chọn tất cả các yếu tốđầu vào và đầu ra được hỗ trợ - Nhấn Save Endpoint để lưu lại
Đểđịnh nghĩa một điểm cuối khác
- Nhấn New trong danh sách hộp Endpoint. Tất cả thôn tin
điểm cuối sẽđược xóa.
- Nhập vào thông tin điểm cuối mới và nhấn Save Endpoint
Để xem điểm cuối được xác định trước đó - Nhấn vào sốđiểm cuối trên hộp Endpoint
Để xóa một điểm cuối được xác định
- Chọn điểm cần xóa trong hộp Endpoint và chọn Remove Endpoint
Hình 4.6: Bảng Security
Bảng 4.4: Cấu hình thiết bị giao thức Zigbee
CẤU HÌNH MÔ TẢ TÙY CHỌN
Security Capable Lựa chọn tùy chọn này thì các thông điệp gửi/nhận của ứng dụng sẽđược mã hóa
Security Mode Chỉ có chếđộ “Residential” được hỗ trợ bởi stack Trust Center Lựa chọn tùy chọn này nếu thiết bị là thiết bị trung tâm Trust Center Address Nhập địa chỉ của thiết bị trung tâm
Present
Key present in all devices on the network
Lựa chọn tùy chọn này nếu thiết bị là bộđiều phối Zigbee hoặc bộđịnh tuyến Zigbee có chứa mã khóa mạng và tất cả
các thiết bị trên mạng đều chứa mã khóa mạng.
4.4.5 Xác định thông tin tầng ZDO và APS
Bảng 4.5: Cấu hình ZDO giao thức Zigbee
CẤU HÌNH MÔ TẢ TÙY CHỌN
Include Optinal Service Discovery Request
Nếu được chọn các ứng dụng sẽ hỗ trợ tùy chọn ZDO dùng để phát hiện các yêu cầu dịch vụ. Chức năng này chưa được hỗ trợ bởi Microchip Stack
Include Optional Node Management Services
Hỗ trợ tùy chọn ZDO để quản lý dịch vụ. Chức năng này chưa được hỗ trợ bởi Microchip Stack
Support End Device Binding
Chức năng này chỉ có sẵn trên bộ điều phối giao thức Zigbee
Bảng 4.6: Cấu hình bảng APS giao thức Zigbee
CẤU HÌNH MÔTẢ TÙY CHỌN
Max Frames From APL Layer
Mỗi khung được gửi xuống từ tầng ứng dụng phải được
đệm khi truyền lại không thành công và truyền lại báo cáo xác nhận tình trạng.
Nhập số khung có thể xử lý trong cùng một thời gian truyền.
Max APS ACK Frames Generated
Nếu nhận được thông điệp từ các nốt yêu cầu cấp độ của tin báo nhận. Tầng APS sẽ tự động truyền tin báo nhận tuy nhiên vẫn còn ký tự trắng chờ xác nhận thông tin từ
hàng đợi.
Nhập cấp độ tin báo nhận có thể có trong cùng một thời gian truyền
Max APS Address Giao thức Zigbee cho phép tầng ứng dụng xác định điểm
đến của thông điệp bằng cách sử dụng địa chỉ MAC 64- bit, thay vì 16-bit địa chỉ mạng. Nếu một địa chỉ MAC 64-bit được xác định, tầng APS sẽ tìm kiếm một bảng
ứng dụng duy trì tương ứng với 16-bit địa chỉ mạng. Nhập kích thước của bảng trong mục này.
Binding Support
Max Groups Nếu multicasting được hỗ trợ khi đó thiết bị sẽ trở thành thành viên của nhiều nhóm.
Nhập tối đa số nhóm mà thiết bị có thể làm thành viên. Maximum Group
Endpoints
Giao thức Zigbee cho phép tầng ứng dụng chỉ định danh sách điểm cuối có liên quan đến từng nhóm định danh, ví dụ như GroupID. Thông điệp được gửi bằng cách dùng
multicasting sẽ được gửi đến tất cả các điểm cuối có liên quan đến nhóm định danh có trong địa chỉ của tin nhắn. Nhập tối đa số điểm cuối có thể kết hợp với nhóm định danh.
Group Processing Buffers
Nếu multicasting được hỗ trợ, bên trong Microchip Stack là bộ nhớ trung gian giữ các nhóm tin nhắn địa chỉ mà sau đó sẽđược liên kết đến điểm cuối.
Nhập tối đa nhóm tin nhắn có thể lưu đồng thời trong bộ
nhớ đệm, trong khi chờ được liên kết tới điểm cuối thích hợp.
Hình 4.9: Bảng NWK/MAC
Bảng 4.7: Cấu hình NWK giao thức Zigbee
CẤU HÌNH MÔ TẢ TÙY CHỌN
Neighbor Table Size Tất cả các thiết bị giao thức Zigbee đều chứa một bảng lân cận để lưu trữ thông tin về các nốt trong mạng
Max Buffered Broadcast Messages
Khi một thiết bị giao thức Zigbee bắt đầu quảng bá một thông điệp nó phải phát lại định kỳ thông điệp đó cho tới khi nó nhận được thông điệp truyền lại từ các thiết bị lân cận. Nhập số thông điệp quảng bá.
Route Discovery Table Size
Nếu thiết bị hỗ trợ định tuyến, thiết bị đó phải có một bảng route discovery
Routing Table Size Nếu thiết bị hỗ trợ định tuyến, thiết bị đó phải có một bảng
định tuyến. Nhập kích thước bảng định tuyến Reserved Routing
Table Entries
Nếu thiết bị hỗ trợ định tuyến, thiết bị đó phải dành riêng vài mục trong bảng định tuyến để sửa chữa định tuyến.
Max Buffered Routing Messages
Nếu thiết bị hỗ trợ định tuyến, thiết bị đó phải có bộ nhớ
trung gian chứa thông điệp trong khi chờđược định tuyến. Nhập số lượng thông điệp được lưu đồng thời trong bộ nhớ đệm.
Bảng 4.8: Cấu hình MAC giao thức Zigbee
CẤU HÌNH MÔ TẢ TÙY CHỌN
Channel Energy Threshold
Tùy chọn này đã có sẵn cho bộđiều phối giao thức Zigbee. Nhập tối đa lượng năng lượng cho phép một kênh được chọn cho một mạng mới.
Minimum Join LQI Tùy chọn này chỉ có sẵn cho thiết bị khác bộ điều phối giao thức Zigbee.
Receive Buffer Size
Những byte dữ liệu nhận từ nguồn phát được lưu vào bộ nhớ đệm cho đến khi ứng dụng xử lý xong những thông điệp trước đó.
Nhập kích thước bộ nhớđệm
Beacon Order Giá trị này được cốđịnh cho mạng non-beacon
Superframe Structure
Chỉ mạng non-beacon được hỗ trợ, do đó, giá trị
“Superframe Structure” là Non-slotted. Battery Life
Extension Mode
Chức năng này chỉ sử dụng trong mạng beacon
4.4.7 Xác định thông tin PIC MCU
Hình 4.10: Bảng PIC
Bảng 4.9: Cấu hình PIC MCU giao thức Zigbee
Target Device Chọn thiết bị PIC MCU được sử dụng bởi ứng dụng đích. Nếu thiết bị yêu cầu thì không có sẵng, chọn một thiết bị
tương tự và tham khảo AN965, “Microchip Stack for the ZigBee™ Protocol” thêm thông tin về sửa đổi kịch bản liên kết cho thiết bịđích
Clock Frequency (Hz)
Chỉ rõ khóa tần số ngỏ vào cho PIC MCU trong Hertz. Nó rất quan trọng để giá trị này được đúng như tất cảđiều phối thời gian giao thức ZigBee bên trong sẽ được đặt cơ sở ra khỏi giá trị này
UART Baud Rate Nếu đang sử dụng UART của thiết bị đích và đang sử dụng mã giao diện được cung cấp trong AN965, “Microchip Stack for the ZigBee™ Protocol”, chỉ rõ tốc độ bốt UART. Nếu
ứng dụng không phải sử dụng UART, giá trị này thì không thích hợp
Heap Size (banks) Chỉ rõ số của những dãi được yêu cầu cho Stack phần mềm C. Tham khảo AN965 cho thông tin trong việc cài đặt kích thước Stack
Build Target Lựa chọn liệu có phải ta muốn kịch bản liên kết được phát sinh cho một môi trường gỡ lỗi sử dụng MPLAB® ICD 2 hoặc cho một xây dựng sản xuất
Program Memory Hãy Lựa chọn nút rađiô này nếu tất cả các bảng không thay
đổi sẽđược cất giữ trong bộ nhớ chương trình. Tùy chọn này có thể không sẵn có phụ thuộc vào dòng Thiết bị Đích và xóa bỏ kích thước khối
SPI Serial EEPROM
Hãy Lựa chọn nút rađiô này nếu tất cả các bảng không thay
đổi sẽ được cất giữ trong một EEPROM tuần tự SPI. Tùy chọn này có thể không sẵn có phụ thuộc vào những cài đặt bộ thu phát
Serial EEPROM Lựa chọn tuần tự EEPROM mà sẽ được sử dụng. Nếu EEPROM không được liệt kê, lựa chọn Other Và
chỉ rõ Number of Bytes và Page Size
nCS Lựa chọn chip của tuần tự EEPROM chọn pin
SPI Chọn các mô-đun SPI để sử dụng cho các EEPROM nối
tiếp. Tình trạng có sẵn của lựa chọn này
phụ thuộc vào sự lựa chọn bộ thu phát và chia sẻ SPI cho dù
đã được kích hoạt. Xem “Cho phép Chia sẻ SPI” trong bảng 3-2.
MAC Address Stored Externally
Chọn tùy chọn này nếu địa chỉ MAC của thiết bị sẽđược lập trình sẵng vào EEPROM nối tiếp.
Verify Chọn lựa chọn này để viết lên lưu trữ không linh động cho
đến khi các dữ liệu đọc quay lại tương tự nhau.
Điều này đảm bảo tính chính xác, nhưng có thể kết quả trong một vòng lặp vô tận
4.5 Giám sát mạng
Phần cứng và phần mềm của trình phân tích mạng không dây ZENA cung cấp công cụ giám sát mạng mạnh mẽđể sử dụng cho việc phát triển thông qua cài đặt.
Kết nối phần cứng của trình phân tích mạng không dây ZENA với PC sử dụng cáp USB mini-B. Từ cửa sổ chính của phần mềm phân tích ZENA, chọn Zigbee™ Tools - >Network Monitor. Cửa sổ sau sẽđược mở:
Hình 4.11: Cửa sổ giám sát mạng giao thức Zigbee™
Một cửa sổ trống Packet Sniffer để giám sát mạng sẽđược mở. Nếu cửa sổ này bị đóng, nó có thể mở lại được bằng cách nhấn nút Network Messenges, hoặc bằng cách chọn tùy chọn trong mục View>Network Messages.
Cửa sổ giám sát mạng Zigbee được dùng để khởi động hoặc dừng quá trình phân tích mạng, save và load dữ liệu, cấu hình hiển thị thông điệp.
4.5.1 Giám sát thời gian thực Real-Time
Trước khi khởi động giám sát thời gian thực, thiết lập những tùy chọn sau trên cửa sổ Zigbee Network Monitor:
Bảng 4.10: Cấu hình lựa chọn giám sát thời gian thực
CẤU HÌNH MÔ TẢ TÙY CHỌN
Real-Time Display Lựa chọn tùy chọn này để hiển thị thông điệp mà phần cứng phân tích mạng nhận được.
Channel Lựa chọn kênh để giám sát. Lưu ý rằng nếu ứng dụng được chỉ định nhiều hơn một kênh cho phép, để làm biểu mẫu hoặc tham gia vào mạng thì ta phải thử nhiều kênh để tìm
thấy mạng. Sự lựa chọn này có thể bị thay đổi chỉ khi giám sát thời gian thực bị dừng lại.
Clear Messages on Start
Lựa chọn tùy chọn này nếu muốn tất cả những thông điệp đã hiển thị trước đó được xóa khi bắt đầu giám sát. Nếu muốn những thông điệp trước đó được giữ lại thì bỏ tùy chọn này. Ignore Invalid
Packets
Lựa chọn tùy chọn này nếu muốn những gói khi kiểm tra không hợp lệ sẽ bị bỏ qua. Nếu muốn tất cả các đó được hiển thị (kể cả tín hiệu nhiễu) thì bỏ tùy chọn này.
Auto Scroll Lựa chọn tùy chọn này nếu muốn cửa sổ Packet Sniffer tự động trượt xuống, để cho thông điệp mới nhất luôn luôn xuất hiện ở dưới cùng của cửa sổ Packet Sniffer.
Nhấn nút Play hoặc chọn Operation>Start Sniffing/Playback để bắt đầu giám sát thời gian thực. Những thông điệp đã nhận sẽ hiển thị trên cửa sổ Packet Sniffer. Hình 4.12 cho thấy một ví dụđiển hình của một nốt mạng mới tham gia vào mạng giao thức Zigbee.
Bảng 4.11: Mã màu của bảng Packet Sniffer
VÙNG MÀU
MAC Header Trắng
MAC Commands and Beacons Đỏ
NWK Header Vôi
NWK Commands Fushia
APS Header Vàng
APS Playload/Decoding Nước
Security Header and Encrypted Data Xanh dương
Unknown Olive
Hình 4.13 cho thấy một thông điệp được định tuyến từ nơi gởi đến đích cuối và một APS cấp độ Acknowledge được định tuyến ngược lại. Chú ý rằng sử dụng trình phân tích ZENA, ta có thể thấy rằng thông điệp đầu tiên được định tuyến dọc theo cây mạng, trong khi Acknowledge được định tuyến trực tiếp hơn.
Mỗi thông báo có thể chứa đựng nhiều thông tin, làm cho nó trở nên khó để quan sát trên màn ảnh. Cửa sổ Packet Sniffer có thể được trược, nhưng trình phân tích ZENA cũng đưa ra ba cấp độ quan sát khác nhau MAC, thông tin mức NWK và APS. Mỗi lớp có thể được cấu hình riêng rẽ trên cửa sổ Network Monitor bằng cách điều chỉnh “Verboseness Level”. Có ba cấp độ quan sát được đưa ra (nhìn Bảng 4.12 sau).
Bảng 4.12 Giao thức ZigBee™ với chọn lựa cấu hình VERBOSENESS
Cấu Hình Mô Tả Tùy Chọn
Verbose Những Header cho mỗi vùng được cấp một mô tả giá trị tương
ứng dưới header. Hình 4.13 cho thấy tất cả các lớp khi cấu hình