AN5506 在STM32WB系列上開始使用Zigbee

本應用筆記將指導設(shè)計者完成基于 STM32WB 系列微控制器構(gòu)建特定 Zigbee?應用程序所需的所有步驟。闡明了如何與STM32WB 系列微控制器連接，同時還整合了與 Zigbee?相關(guān)的最重要信息。

為了充分利用本文檔中的信息并開發(fā)應用，用戶須熟悉 STM32 微控制器。

本文檔適用于 STM32WB 系列基于雙核 Arm?的微控制器。

Zigbee 概述

Zigbee 是一種基于 IEEE 802.15.4 的 IOT 協(xié)議，用于創(chuàng)建無線個人局域網(wǎng)（WPAN）。它意圖在低功耗和低帶寬限制條件下，提供簡單的網(wǎng)絡(luò)層以及用于創(chuàng)建可互操作解決方案的標準應用參數(shù)文件。

該協(xié)議涉及：

• 家庭自動化

• 工業(yè)控制系統(tǒng)

• 建筑自動化

• 醫(yī)療數(shù)據(jù)收集和監(jiān)測

• HVAC 控制

• 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

2.4 GHz 頻段的數(shù)據(jù)吞吐量為每秒寫入 250 Kbit，典型距離為 10-20 米。

Zigbee 網(wǎng)絡(luò)

設(shè)備類型

在 Zigbee 中，有三種邏輯設(shè)備類型：

• 協(xié)調(diào)器（ZC）：這是要啟動的第一個節(jié)點。協(xié)調(diào)器負責通過允許其他節(jié)點通過網(wǎng)絡(luò)加入網(wǎng)絡(luò)來形成網(wǎng)絡(luò)。協(xié)調(diào)器負責啟動網(wǎng)絡(luò)并選擇某些關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。建立網(wǎng)絡(luò)后，協(xié)調(diào)器將具有路由角色。在集中式網(wǎng)絡(luò)中，每個 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)必須有且只有一個協(xié)調(diào)器。

• 路由器（ZR）：路由器是具有路由功能的節(jié)點，也能夠發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。它還能允許其他節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)。Zigbee 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可以具有多個路由器。

• 終端設(shè)備（ZED）：該設(shè)備是只能發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的節(jié)點。其本身并不具備路由功能。Zigbee 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可以有多臺終端設(shè)備。一些終端設(shè)備也可以是休眠終端設(shè)備，從而實現(xiàn)極低功耗。

網(wǎng)絡(luò)類型

為了滿足廣泛應用的需求并確保最佳安全平衡，Zigbee 具有兩種類型的網(wǎng)絡(luò)：分布式和集中式：

• 分布式網(wǎng)絡(luò)不具備協(xié)調(diào)器。在該配置中，任何路由器都可以頒發(fā)網(wǎng)絡(luò)安全密鑰。隨著越來越多的路由器和終端設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)存在于網(wǎng)絡(luò)上的路由器可安全地發(fā)送網(wǎng)絡(luò)密鑰。網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都使用相同的網(wǎng)絡(luò)密鑰來加密消息。

• 在集中式網(wǎng)絡(luò)中，有一個名為信任中心（TC）的實體，其通常是協(xié)調(diào)器。TC 形成了集中式網(wǎng)絡(luò)，并允許路由器和終端設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)，前提是它們具有適當?shù)膽{證。在集中式網(wǎng)絡(luò)中，只有 TC 可以頒發(fā)加密密鑰。TC 還在網(wǎng)絡(luò)上的每臺設(shè)備加入時為其建立唯一 TC 鏈路密鑰，并根據(jù)請求為每對設(shè)備建立鏈路秘鑰。

顯而易見，集中式網(wǎng)絡(luò)比分布式網(wǎng)絡(luò)安全得多。STM32WB 固件包內(nèi)提供的大多數(shù) Zigbee 樣例都使用集中式網(wǎng)絡(luò)。