一种基于ZigBee的通信管理框架的制作方法

背景技术：

ZigBee 是ZigBee 联盟开发一种低成本、极低功耗的双向无线通信标准,其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。采用ZigBee 标准的解决方案将被嵌入到消费型电子产品、家庭和楼宇自动化、工业控制、PC 外设、医疗传感应用、玩具和游戏中。IEEE 802.15.4-2003 标准定义了两个较低层：物理层（PHY）和媒体访问控制子层（MAC）。ZigBee 联盟在此基础上建立了网络层（NWK）和应用层构架。应用层构架由应用支持子层（APS）、ZigBee 设备对象（ZDO）组成。

APS 应用支持子层通过一组ZigBee 设备对象（ZDO）和制造商定义的应用对象共用的服务，提供了网络层和应用层之间的接口。另外，还定义了应用支持子层的帧格式和帧类型规范。现有技术中，与Zigbee设备的通信采用的是请求（Request）,等待应答（Response）模式，该模式系统执行效率低下，并且设备开发与制造厂家要想利用ZigBee开发想要的产品，就必须掌握与遵循ZigBee构架层进行开发，需要对ZigBee协议较深入的了解、掌握。对于只想对ZigBee网络中的设备进行控制或传感状态读取的开发人员来说，都需要较为深入的了解ZigBee协议，无疑会增加研发的周期。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出一种通过采用模块化，分层设计的通信管理框架，其各模块间通过接口调用，使ZigBee网络技术开发的细节与实际应用开发进行分层，实现应用开发者专注于应用的开发，而不必过多的关注ZigBee网络技术开发的细节，只要通过规定好的接口进行调用，即可实现对ZigBee网络中的设备进行控制操作与信息状态获取，并进一步的提升系统执行效率。

具体方案如下：

一种基于ZigBee的通信管理框架，包括：应用程序层、ZigBee接口封装管理层和ZigBee设备对象，

所述的应用程序层调用ZigBee 功能接口API，将对ZigBee设备对象的第一操作命令传给ZigBee接口封装管理层，以及所述的应用程序层接收ZigBee接口封装管理层发送的第二反馈信息并展示，

所述的ZigBee接口封装管理层接收应用程序层发送的第一操作命令，并对该第一操作命令转换处理，获得第二操作命令，将第二操作命令发送至对应的ZigBee设备对象，以及所述的ZigBee接口封装管理层接收ZigBee设备对象发送的反馈信息，并进行解析和封装处理，获得第二反馈信息，将第二反馈信息发送至应用程序层，

所述的ZigBee设备对象接收第二操作命令，执行与第二操作命令匹配的动作，以及所述的ZigBee设备对象执行完成相应动作后发送第一反馈信息至ZigBee接口封装管理层。

进一步的，所述的对该第一操作命令转换处理，获得第二操作命令，将第二操作命令发送至对应的ZigBee设备对象的具体步骤是：

从第一操作命令中转换出对应控制目标ZigBee设备对象的网络地址，按照ZigBee协议要求的格式进行信息封装，获得转换后的第二操作命令，调用ZigBee标准协议栈，将第二操作命令发送至对应的ZigBee设备对象。

其中，所述的ZigBee接口封装管理层包括：ZigBee设备发现模块、ZigBee设备管理模块、ZigBee地址转换模块、ZigBee命令封装模块和ZigBee信息解析模块，

所述的ZigBee设备发现模块用于发现当前网络中的ZigBee设备，并获取ZigBee设备的相关信息，

所述的ZigBee设备管理模块用于管理ZigBee设备的网络连接以及维护设备的相关信息，

所述的ZigBee地址转换模块用于从第一操作命令中转换出ZigBee设备的相关地址，从第二操作命令中转换出ZigBee设备的标识，

所述的ZigBee命令封装模块用于将第一操作命令封装成ZigBee协议要求的格式，

所述的ZigBee信息解析模块用于从第二反馈信息中去掉ZigBee协议所需的内容，解析获得应用程序层能直接读取的ZigBee设备对象反馈的信息内容。

进一步的，所述的设备相关信息包括：设备的类型、设备唯一标识、网络地址、设备名称和设备属性。

进一步的，所述的ZigBee接口封装管理层具有多个并行处理的线程，以处理所述应用程序层与所述ZigBee设备对象之间的信息流。

与现有技术相比：

本发明在应用程序层与ZigBee设备对象之间加入ZigBee接口封装管理层，由ZigBee接口封装管理层处理ZigBee网络技术的细节，实现应用操作ZigBee设备只需发出简单直白的命令即可，而无需关注ZigBee网络技术的细节，便于并行开发，降低研发周期。

本发明采用命令队列管理方式，ZigBee接口封装管理层对接口接收到的操作命令加入不同队列管理，然后把队列中的命令分别发送给不同的ZigBee设备对象，同时执行，去除了请求,等待应答时间，ZigBee接口封装管理层对多个信息流并行处理，提高了设备间多命令的执行效率。

附图说明

图1为本发明的数据处理原理图；

图2为本发明一实施例的框架图；

图3为本发明一实施例的ZigBee接口封装管理层框架图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，为本发明的数据处理原理，在ZigBee标准协议使用与应用调用ZigBee标准协议之间加入ZigBee接口封装管理层，由ZigBee接口封装管理层隐藏了ZigBee网络技术的细节，实现应用操作ZigBee设备只需发出简单直白的命令即可，复杂的ZigBee协议的处理留给了ZigBee接口封装管理层。

本发明中ZigBee接口封装管理层的处理方法：

1)命令调用处理过程：是指应用对具体ZigBee设备的控制操作，应用通过ZigBee 功能接口API调用，把对ZigBee设备的操作命令传给ZigBee接口封装管理层。ZigBee接口封装管理层根据收到的命令及ZigBee设备标识信息，转换出对应控制目标ZigBee设备的网络地址，按ZigBee协议要求的格式进行信息封装，然后调用ZigBee标准协议栈，把ZigBee控制命令发送至目标设备。

2)ZigBee设备信息的接收：通过ZigBee接口封装管理层与ZigBee标准协议的接收接口，ZigBee接口封装管理层收到ZigBee协议发来的信息。ZigBee接口封装管理层对收到的ZigBee信息进行解析。ZigBee接口封装管理层从ZigBee信息中解析出的信息，转换出应用所使用的ZigBee设备的标识，并把有用信息重新包装成应用容易理解与接收的方式。这些完后，ZigBee接口封装管理层就通过调回接口把结果返回给应用。

如图2所示，为本发明基于上述的数据处理原理的一实施例的通信管理框架，应用程序通过封装好的接口调用, 发出简单的ZigBee命令, 对ZigBee网络协调器进行初始化，建网，开加网等命令。当ZigBee接口管理层完成以上初始化命令，并收集已加入网络中的ZigBee网络节点，应用程序将得到网络中已有ZigBee网络节点的ZigBee设备信息列表，在应用程序的UI界面中，显示出相应的设备及操作界面。

当用户对UI界面中的设备及操作界面进行相应的操作时，应用通过调用封装好的接口调用, 以ZigBee设备标识信息作为参数之一，外加视不同命令所需的参数，发出简单直白的ZigBee命令。ZigBee接口封装管理层对收到的命令进行ZiBee地址转换，按ZigBee协议对命令进行协议封装，然后把封好的ZigBee协议命令传ZigBee网络协调器。如果转换出来的目标地址是ZigBee网络协调器，则由ZigBee网络协调器执行具体命令动作，否则ZigBee网络协调器再把ZigBee命令发到具体的ZigBee网络节点，由ZigBee网络节点执行具体命令动作。

当ZigBee网络节点（或ZigBee网络协调器）执行完任务，或状态发生变化。ZigBee网络节点（或ZigBee网络协调器）将把结果信息发送给ZigBee网络协调器，ZigBee网络协调器再把信息传给ZigBee接口封装管理层。ZigBee接口封装管理层对收到的ZigBee信息进行解析。ZigBee接口封装管理层从ZigBee信息中解析出的信息，转换出应用所使用的ZigBee设备的标识，并把有用信息重新包装成应用容易理解与接收的方式。这些完后，ZigBee接口封装管理层就通过回调接口把结果返回给应用。应用根据收到的ZigBee设备信息，定位到具体设备，然后根据设备的状态信息，把变化的状态显示出来，在界面上呈现给用户。

如图3所示，为本发明ZigBee接口封装管理层框架图，其包括下列模块，

ZigBee设备发现模块：在本发明中，首要的目的是要能够找到网络中的ZigBee设备，并知道他们的设备类型等信息，这个通过ZigBee接口封装管理层的设备发现与搜寻服务来实现。在设备发现与搜寻服务的设备记录中，包含有设备的类型、设备唯一标识、网络地址、设备名称、设备属性等相关信息，使应用使用者能够得到所有在网的ZigBee设备及设备应用所要的相关信息。

ZigBee设备管理模块：是对ZigBee设备的从网络中移除，加入，设备名称的更改，网络地址的维护，设备属性变化的更新。

ZigBee地址转换模块：是完成从应用调用传来的ZigBee设备的标识转换出ZigBee设备的相关地址，如网络地址，用于对ZigBee设备的配置与操作控制；从收到的ZigBee的相关信息转换成应用所使用的ZigBee设备的标识。

ZigBee命令封装模块：把从应用调用传来的对ZigBee设备操作控制的命令，封装成ZigBee协议要求的格式。

ZigBee信息解析模块：把从ZigBee网络接收到的信息，去掉ZigBee协议所需的内容，解析出有用的内容，重新形成应用容易理解与使用的形式。

另外，在本实施例中ZigBee接口封装管理层具有多个并行处理的线程，以同时处理应用程序层与ZigBee网络节点或ZigBee网络协调器之间的信息流。

需要说明的是，本实施例中ZigBee 设备对象包括ZigBee网络节点和ZigBee网络协调器。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。 其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory， ROM） 或随机存储记忆体（Random AccessMemory， RAM）等。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。