Ruff 上的 ZigBee 應(yīng)用

miracledan 發(fā)布于2019-08-20 13:38 / 2068人閱讀

摘要：組包解包和解析以開關(guān)燈的控制協(xié)議來看的組包過程包的首尾是開始和結(jié)束標(biāo)志。前三個(gè)字段分別是之后就是具體的控制數(shù)據(jù)。由于要在包內(nèi)容里避免使用開頭或者結(jié)尾的標(biāo)志字段，所以需要對源包內(nèi)容進(jìn)行轉(zhuǎn)義，轉(zhuǎn)義示意如下。我們就可以接入上面展示的燈和開關(guān)了。

原理簡介

這個(gè)智能控制系統(tǒng)采用 ZigBee 作為無線通信協(xié)議。
在支持 OpenWRT 系統(tǒng)的路由器上刷入 Ruff，利用 ZigBee-USB dongle 模塊，和其他 ZigBee 終端設(shè)備通信，實(shí)現(xiàn)遙控功能。

物件清單

主控平臺

極路由3 ，已刷入 Ruff。

傳感器和執(zhí)行元件

ZigBee-USB dongle 模塊

ZigBee 燈

小米 ZigBee 開關(guān)

開發(fā)步驟

初始化 APP
$ rap init

添加 zigbee 驅(qū)動，id 為 zigbee ，型號選擇 jn5168a
$ rap device add zigbee (jn5168a)

編寫 src/index.js代碼

"use strict";

var zigbee;

$.ready(function (error) {
 if (error) {
     console.log(error);
     return;
 }
 zigbee = $("#zigbee");
 zigbee.startup();

 zigbee.setTurnLightOn();
 zigbee.setTurnLightOff();
 zigbee.setToggleLight();
});

$.end(function () {
});

改寫板卡描述 board.json

由于路由器上沒有 GPIO 之類的接口，所以我們要改寫板卡描述文件 ruff_modules/ruff-mbd-v1/board.json。

     {
     "version": "2.0",
     "id": "ruff-mbd-v1",
     "model": "ruff-mbd-v1",
     "preloads": {
         "uart-0": "uart-0/uart"
     },
     "outputs": {
         "uart-0": "uart-0/uart",
         "gnd-0": "ground/gnd-0",
         "vdd-0": "power/vdd-0"
     },
     "devices": [
         {
             "id": "ground",
             "outputs": {
                 "gnd-0": {
                     "type": "ground"
                 }
             }
         },
         {
             "id": "power",
             "outputs": {
                 "vdd-0": {
                     "type": "power",
                     "args": {
                         "voltage": "3.3v"
                     }
                 }
             }
         },
         {
             "id": "uart-0",
             "model": "ruff-sys-uart",
             "driver": "sys-uart",
             "inputs": {
                 "device": {
                     "type": "string",
                     "args": {
                         "path": "/dev/ttyUSB0"
                     }
                 }
             },
             "outputs": {
                 "uart" : {
                     "type":"uart"
                 }
             }
         }
     ]
 }

5.部署代碼

`$ rap deploy your-router-ip -s`

ZigBee 驅(qū)動解析

以下三個(gè)部分分別從

ZigBee 網(wǎng)絡(luò)包的組成

ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的組建

開關(guān)燈控制

三個(gè)方面，來介紹 ZigBee 驅(qū)動模塊。

ZigBee 組包、解包和解析

以開關(guān)燈的控制協(xié)議來看 ZigBee 的組包過程：

 start = 0x1
 end = 0x3
 data = [0x2, 0x44, 0xa6, 0x1, 0x1, 0x1]
 msgType = 146 = 0x92 (OnOff)
 msgLen = 0x6
 crc = 0x92 ^ 0x6 ^ 0x2 ^ 0x44 ^ 0xa6 ^ 0x1 ^ 0x1 ^ 0x1 = 0x75

 -----------------------------------------------------------------------------------
 |  0x1  |   0x92   |   0x6   |  0x75 |   0x2, 0x44, 0xa6, 0x1, 0x1, 0x1   |  0x3  |
 -----------------------------------------------------------------------------------
 | start | msgType  |  msgLen |  crc  |              Data                  |  stop |
 -----------------------------------------------------------------------------------

包的首尾是開始和結(jié)束標(biāo)志。前三個(gè)字段分別是message type, message length, CRC checksum, 之后就是具體的控制數(shù)據(jù)。
由于要在包內(nèi)容里避免使用開頭或者結(jié)尾的標(biāo)志字段，所以需要對源包內(nèi)容進(jìn)行轉(zhuǎn)義，轉(zhuǎn)義示意如下。

0x00 0x92 -> 0x2 0x10^0x00 0x92

 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 |  0x1  | 0x2 0x10 0x92 | 0x2 0x10 0x2 0x16 | 0x75 | 0x2 0x12 0x44 0xa6 0x2 0x11 0x2 0x11 0x2 0x11 |  0x3  |
 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 | start |     msgType   |      msgLen       | crc  |                  Data                         |  stop |
 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------

解包是組包的逆過程。
解析而是依據(jù)ZigBee協(xié)議的數(shù)據(jù)手冊（JN-AN-1194-ZigBee-IoT-Gateway-Control-Bridge pdf），一一對照著解析包的內(nèi)容。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)組建代碼

根據(jù)數(shù)據(jù)手冊，ZigBee初始化組建網(wǎng)絡(luò)需要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟：

  this.getVersion();
  this.setExtendedPANID();
  this.setChannelMask();
  this.setSecurityStateAndKey();
  this.setDeviceType();
  this.startNetwork();
  this.permitJoiningRequest();

在這之后，ZigBee 網(wǎng)絡(luò)處于開放狀態(tài)，可以接受連接請求。我們就可以接入上面展示的 ZigBee 燈和開關(guān)了。

ZigBee 開關(guān)燈代碼

ZigBee 協(xié)議里有直接控制開關(guān)的通信類型，通過查找 ZigBee 數(shù)據(jù)手冊，可以找到如下信息：

利用這個(gè)通信類型，我們寫的開關(guān)燈的代碼是這樣的。

ZigBee.prototype.turnLightOn = function () {
  console.log("turn light on");
  var devices = interpreter.getDeviceList();
  var msg = new Buffer([0x2, 0xff, 0xff, 0x1, 0x1, 0x1]);
  if (devices.length !== 0) {
    msg.writeUInt16BE(devices[0].shortAddress, 1);
  }
  this._writeCmd(0x92, msg);
}

ZigBee.prototype.turnLightOff = function () {
  console.log("turn light off");
  var devices = interpreter.getDeviceList();
  var msg = new Buffer([0x2, 0xff, 0xff, 0x1, 0x1, 0x0]);
  if (devices.length !== 0) {
    msg.writeUInt16BE(devices[0].shortAddress, 1);
  }
  this._writeCmd(0x92, msg);
}

ZigBee.prototype.toggleLight = function () {
  console.log("toggle light");
  var devices = interpreter.getDeviceList();
  var msg = new Buffer([0x2, 0xff, 0xff, 0x1, 0x1, 0x2]);
  if (devices.length !== 0) {
    msg.writeUInt16BE(devices[0].shortAddress, 1);
  }
  this._writeCmd(0x92, msg);
}

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