一种ZigBee组网模块及ZigBee组网方法与流程

本发明涉及局域网技术领域，尤其涉及一种zigbee组网模块及zigbee组网方法。

背景技术：

无线传感器网络(wsn，wirelesssensornetwork)是由分布在有效区域内具有通讯功能的大量传感器节点组成，通过无线方式自组织形成网络系统，节点采集信息并通过无线网络逐级传送到监控中。zigbee(紫蜂协议)是一种介于ieee802.11无线局域网与蓝牙技术之间的无线通信网络协议，是基于ieee802.15.4无线标准研制开发的有关组网、应用和安全方面的通信技术。zigbee提供了一个低成本、低功耗、低复杂度、适中的数据传输速率、高容量以及短距离通信等特性的技术平台。

zigbee应用于无线传感网主要用于采集传感数据，无需完成复杂的应用功能，这就要求每个终端设备的硬件和软件成本尽可能的精简，在zigbee组网认证过程中，结合zigbee本身的特性，同样尽可能的精简、方便。

但是，目前市场上的zigbee技术大多数是基于zstack协议栈的应用层实现，由于受到了底层的限制，部分源码不开源，是以协议栈在建立网络的过程中会受到其它网络的干扰，虽然建立了一个zigbee网络，但是负载的节点却比较多，没有一个统一的网络管理功能。因此，该网络的负载量大，带宽以及它的吞吐量消耗会很高。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种zigbee组网模块及zigbee组网方法，有效解决了zigbee自主组网过程中引起的负载节点较多，导致网络负载过大、吞吐消耗过高的技术问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种zigbee组网模块，所述zigbee组网模块中包括：组网芯片、按键、第一时钟电路、第二时钟电路以及天线电路，其中，所述按键与组网芯片中任意一数字端口连接，所述第一时钟电路和第二时钟电路分别与组网芯片中晶振引脚连接，天线电路与组网芯片信号端口连接，且所述组网芯片为cc2530，所述天线线路为巴伦天线电路。

进一步优选的，所述zigbee组网模块中还包括复位电路，所述复位电路中包括一上拉电阻和一接地电容，所述上拉电阻一端与电源连接、另一端与组网芯片中的复位引脚连接，所述接地电容一端与组网芯片中的复位引脚连接、另一端接地。

进一步优选的，所述第一时钟电路和第二时钟电路中分别包括一晶振和两个接地电容，其中，两个电容的一端接地、另一端连接至晶振的两端，晶振的两端分别与组网芯片的晶振引脚连接。

本发明还提供了一种zigbee组网方法，组网设备和待组网设备中均包括上述zigbee组网模块，所述zigbee组网方法中包括以下步骤：

s1获取待组网设备中按键被按下的次数；

s2判断待组网设备中按键被按下的次数是否与组网设备中按键被按下的次数相同，若是，则允许待组网设备加入zigbee网络。

进一步优选的，在步骤s2中具体包括以下步骤：

s21判断待组网设备中按键被按下的次数是否为第一预设次数；若是，跳转至步骤s22；

s22判断待组网设备中按键被按下的次数是否与组网设备中按键被按下的次数相同，若是，则允许待组网设备加入zigbee网络。

进一步优选的，在步骤s1之前还包括组网设备中按键被按下第一预设次数，及组网设备判断按键是否按下的步骤，具体包括：

s01检测按键是否按下；

s02若按键被按下，获取当前系统时间；

s03改变边沿触发方式，并计算按键被按下时高电平和低电平所持续的时间；

s04判断按键是被按下还是出现抖动；

s05记录按键被按下的次数。

进一步优选的，在步骤s03中，若当前边沿触发方式为上升沿触发，则将其改为下降沿触发；若当前边沿触发方式为下降沿触发，则将其改为上升沿触发。

进一步优选的，在步骤s22中还包括待组网设备判断按键是否按下的步骤，具体包括：

s221检测按键是否按下；

s222若按键被按下，获取当前系统时间；

s223改变边沿触发方式，并计算按键被按下时高电平和低电平所持续的时间；

s224判断按键是被按下还是出现抖动；

s225记录按键被按下的次数。

进一步优选的，在步骤s03之后还包括：

s04判断按键是被按下还是出现抖动，若判定为被按下，跳转至步骤s04；若判定为抖动，跳转至步骤s03。

10.如权利要求4-7任意一项所述的zigbee组网方法，其特征在于，在步骤s2之后还包括：

s31判断待组网设备中按键被按下的次数是否为第二预设次数，若是，若是，跳转至步骤s32；

s32判断待组网设备中按键被按下的次数是否与组网设备中按键被按下的次数相同，若是，则允许待组网设备退出zigbee网络；

或，在步骤s2之后还包括：

s4判断待组网设备中按键被按下的时间是否达到预设时间，若是，恢复初始化设置。

本发明提供的zigbee组网方法，通过在组网设备和待组网设备中设置按键，以此，在组网的过程中，根据预设规则，如组网设备和待组网设备中同时按下3次等完成组网；在退出网络的过程中，同样根据该规则组网设备和待组网设备中同时按下预定的次数即可。简单方便，一键式傻瓜操作，适用于任意场景，且便于对zigbee网络中各组网设备的管理，控制待组网设备的加入，不会造成网络中负载节点较多等技术问题。另外，在硬件方面来说，按键占用资源少，设计简单，不会增加额外成本。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本发明中zigbee组网模块电路图；

图2为本发明中zigbee组网方法一种实施方式示意图；

图3为本发明中zigbee组网方法另一种实施方式示意图；

图4为本发明中zigbee组网方法另一种实施方式示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

如图1所示为本发明提供的zigbee组网模块电路图，从图中可以看出，在该zigbee组网模块中包括：组网芯片、按键(图中未示出)、第一时钟电路、第二时钟电路以及天线电路，其中，按键与组网芯片中任意一数字端口连接，第一时钟电路和第二时钟电路分别与组网芯片中晶振引脚连接，天线电路与组网芯片信号端口连接。在一实例中，组网芯片为cc2530芯片，其包括zigbee协议栈，使用2.4ghzieee802.15.4协议，该芯片内置标准的增强型8051cpu，系统内可编程闪存，8-kbram和许多其它强大的功能；且cc2530具有不同的运行模式，使得尤其适用于超低功耗要求的系统，天线线路为巴伦天线电路。

按键与组网芯片中任意一数字端口连接，如在一实例中，按键与数字端口p1_1连接，在另一实例中，按键与数字端口p2_1连接，只要通过该按键能将按键信息输入组网芯片即可。

第一时钟电路和第二时钟电路中分别包括一晶振和两个接地电容，其中，两个电容的一端接地、另一端连接至晶振的两端，晶振的两端分别与组网芯片的晶振引脚连接。具体，第一时钟电路用于给组网芯片提供内部时钟，具体包括第一接地电容c5、第二接地电容c6以及第一晶振y1，其中，第一接地电容c5和第二接地电容c6的一端分别接地，第一接地电容c5的第二端与第一晶振y1的一端连接，第二接地电容c6的第二端与第一晶振y1的另一端连接，该第一晶振y1的两端分别与组网芯片的晶振引脚p2_3/xosc32k_q2和p2_4/xosc32k_q1。更具体来说，在一实例中，上述第一接地电容c5和第二接地电容c6的容量都为15pf(皮法)，第一晶振y1的频率为32.768khz(千赫兹)。

第二时钟电路用于为整个模块提供时钟，具体包括第三接地电容c23、第四接地电容c24以及第二晶振y2，其中，第三接地电容c23和第四接地电容c24的一端分别接地，第三接地电容c23的第二端与第二晶振y2的一端连接，第四接地电容c24的第二端与第二晶振y2的另一端连接，该第二晶振y2的两端分别与组网芯片的晶振引脚xosc_q1和xosc_q2。更具体来说，在一实例中，上述第三接地电容c23和第四接地电容c24的容量都为27pf(皮法)，第一晶振y1的频率为32mhz(兆赫兹)。

巴伦天线电路通过调节其中的电阻、电感和电容的高频参数，达到调节天线的特性阻抗，具体，在该电线电路中包括第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第一电容c14、第二电容c18、第三电容c15、第四电容c19、第五电容c16、第六电容c13、第七电容c17以及ipex座子，其中，第一电容c14的第一端与第二电感l2的第一端连接、第二端与组网芯片信号输入端rf_n连接，第二电容c18的第一端与第二电感l2的第二端连接、第二端与组网芯片信号输入端rf_p连接，第三电容c15与第一电感l1的第一端连接、第二端接地，第一电感l1的第一端与第二电感l2的第一端连接、另一端与第四电容的第二端连接，第三电感l3的一端与第二电感l2的第二端连接、另一端接地，第四电容c19的第一端与第三电感l3的第一端连接、第二端与第五电容c16的第一端连接，第五电容c16的另一端接地，第六电容c13的第一端与第五电容c16的第一端连接、另一端与第七电容c17的第一端连接，第七电容c17的第二端接地，ipex座子中的第一端口与第七电容的第一端连接、第二端口和第三端口接地。更具体来说，在一实例中，上述第一电感l1的感抗为2.0mh，第二电感l2为bead电感、第三电感l3的感抗为2.0mh、第一电容c14的容量为18pf、第二电容c18的容量为18pf、第四电容c19的容量为1.0pf、第六电容c13的容量为2.2pf。

进一步来说，在该zigbee组网模块中还包括复位电路，用于复位组网芯片，具体，在该复位电路中包括一上拉电阻r2和一接地电容c4，上拉电阻r2一端与电源连接、另一端与组网芯片中的复位引脚reset_n连接，接地电容c4一端与组网芯片中的复位引脚reset_n连接、另一端接地。更具体来说，在一实例中，上述上拉电阻r2为4.7kω，接地电容c4为1μf。

从图中可以看出，除此之外，在该zigbee组网模块中还包括分别与接地端连接的电容c7，容量为1μf；一端与电源端dcoupl连接、另一端接地的电容c8，容量为1μf等。

如图2所示为本发明提供的zigbee组网方法一种实施方式示意图，具体在该网络中，组网设备和待组网设备中均包括上述zigbee组网模块，从图中可以看出，在该zigbee组网方法中包括以下步骤：s1获取待组网设备中按键被按下的次数；s2判断待组网设备中按键被按下的次数是否与组网设备中按键被按下的次数相同，若是，则允许待组网设备加入zigbee网络。

在本实施方式中，待组网设备和组网设备可以为现有任意设备，如，台灯、开关等，在此不做具体限定，只要这些设备中包括上述用于组网的按键和zigbee组网模块，适用于组网，都包括在本实施方式的内容中。基于上述描述，假若预设规则为，待组网设备和组网设备相互靠近若干秒，如2-3秒，且两个设备同时按下按键3次，组网配对成功，待组网设备成功加入网络。则在工作过程中，只需要将待组网设备上的按键按三下，将组网设备上的按键按三下，保持靠近2～3秒就能实现组网，执行允许加网函数nlme_networkformationrequest()，允许设备加入网络，简单方便。

对上述实施方式进行改进得到本实施方式，如图2所示，在本实施方式中，该zigbee组网方法中包括以下步骤：s1获取待组网设备中按键被按下的次数；s21判断待组网设备中按键被按下的次数是否为第一预设次数；若是，跳转至步骤s22；s22判断待组网设备中按键被按下的次数是否与组网设备中按键被按下的次数相同，若是，则允许待组网设备加入zigbee网络。

在本实施方式中，组网设备中按下第一预设次数的按键之后，将信息发送至待组网设备，之后，待组网设备同样按下第一预设次数的按键，并将信息发送至组网设备，组网设备接收到该次数之后，根据该次数判断待组网设备是需要进行组网还是退网等操作，之后判断组网设备中的按键是否被按下相同次数，若是，则实现相对应的功能。如，在一个实例中，若待组网设备和组网设备中按键同时按下3次，且组网对应的次数为3次，则待组网设备加入zigbee网络。

在上述实施方式中，组网设备中包括判断按键是否按下的步骤，具体包括：s01检测按键是否按下；s02若按键被按下，获取当前系统时间；s03改变边沿触发方式，并计算按键被按下时高电平和低电平所持续的时间；s04判断按键是被按下还是出现抖动；s05记录按键被按下的次数。

在该过程中，首先检测按键是否被按下，若被按下，则触发中断，获取当前系统时间并改变边沿触发方式。具体，对于边沿触发方式的改变，若当前边沿触发方式为上升沿触发，则将其改为下降沿触发；若当前边沿触发方式为下降沿触发，则将其改为上升沿触发。之后，计算按键被按下时高低电平持续的时间，并根据高低电平持续的时间判断按键是被按下还是抖动，若判断出为按下，则记录次数(使用计数器进行计算)；若判断出为抖动，则重新记录按键被按下时高低电平持续的时间。

更具体来说，在判断按键是被按下还是抖动的过程中，若当前边沿触发方式为下降沿触发，计算出来的高电平持续的时间为50ms(毫秒)，低电平持续的时间为1s(秒)，判定为按键被按下；若计算出来的高电平持续的时间为50ms(毫秒)，低电平持续的时间为10ms，判定为抖动。当然，在这里我们对高低电平持续的时间阈值不做具体限定，根据实际情况进行设定。

在这个过程中，待组网设备中同样包括判断按键是否按下的步骤，与待组网设备中的过程相同，在此不做赘述。

对上述实施方式进行改进得到本实施方式，如图3所示，在本实施方式中，包括以下步骤：s1获取待组网设备中按键被按下的次数；s2判断待组网设备中按键被按下的次数是否与组网设备中按键被按下的次数相同，若是，则允许待组网设备加入zigbee网络；s31判断待组网设备中按键被按下的次数是否为第二预设次数，若是，若是，跳转至步骤s32；s32判断待组网设备中按键被按下的次数是否与组网设备中按键被按下的次数相同，若是，则允许待组网设备退出zigbee网络。

与组网过程类似，假若预设规则为，待组网设备和组网设备相互靠近若干秒，如2-3秒，且两个设备同时按下按键4次，允许待组网设备退出网络。则在工作过程中，只需要将待组网设备上的按键按4下，将组网设备上的按键按4下，保持靠近2～3秒就能实现组网，执行退网函数zdo_finishprocessingmgmtnwkdiscreq()。

对上述实施方式进行改进得到本实施方式，在本实施方式中，包括以下步骤：s1获取待组网设备中按键被按下的次数；s2判断待组网设备中按键被按下的次数是否与组网设备中按键被按下的次数相同，若是，则允许待组网设备加入zigbee网络；s4判断待组网设备中按键被按下的时间是否达到预设时间，若是，恢复初始化设置。

对上述实施方式进行改进得到本实施方式，在本实施方式中，包括以下步骤：s1获取待组网设备中按键被按下的次数；s2判断待组网设备中按键被按下的次数是否与组网设备中按键被按下的次数相同，若是，则允许待组网设备加入zigbee网络；s31判断待组网设备中按键被按下的次数是否为第二预设次数，若是，若是，跳转至步骤s32；s32判断待组网设备中按键被按下的次数是否与组网设备中按键被按下的次数相同，若是，则允许待组网设备退出zigbee网络；s4判断待组网设备中按键被按下的时间是否达到预设时间，若是，恢复初始化设置。

在上述实施方式中，假若预设规则为，待组网设备和组网设备相持续按下按键5s以上，恢复初始化。则在工作过程中，待组网设备/组网设备判断是否长按，若判断为长按且持续的时间超过5s，则系统初始化。当然，在其他实施方式中，还可以将长按持续的时间设置为其他时间，如6s等，在此不做具体限定。另外，在待组网设备和组网设备中还包括一指示灯，当通过长按按钮恢复系统设置时，指示灯进行闪烁，如闪烁4次，表明设备已恢复出厂设置。

以上通过分别描述每个过程的实施场景案例，详细描述了本发明，本领域的技术人员应能理解。在不脱离本发明实质的范围内，可以作修改和变形。