無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用 課件 項(xiàng)目23 Z-Stack數(shù)據(jù)包捕捉與分析

項(xiàng)目二十三

Z-Stack數(shù)據(jù)包捕捉與分析01ONE項(xiàng)目導(dǎo)入項(xiàng)目導(dǎo)入

Z-Stack協(xié)議棧能夠讓協(xié)調(diào)器、路由和終端設(shè)備間自行組網(wǎng)，設(shè)備如何組網(wǎng)以及組網(wǎng)時(shí)相互之間是如何通信的？就成為擺在我們面前的重要問(wèn)題。本項(xiàng)目通過(guò)使用TI公司的packetsniffer軟件，在設(shè)備組網(wǎng)時(shí)抓取數(shù)據(jù)包，從而進(jìn)一步分析出ZigBee組網(wǎng)的工作原理及通信過(guò)程。02ONE項(xiàng)目分析項(xiàng)目分析

本項(xiàng)目需要1個(gè)協(xié)調(diào)器模塊、1個(gè)終端節(jié)點(diǎn)模塊和1個(gè)負(fù)責(zé)抓包的ZigBee模塊。在PC機(jī)上運(yùn)行packetsniffer軟件，通過(guò)抓包模塊的無(wú)線功能抓取空中傳輸?shù)腪igBee包，從而在PC機(jī)上查看抓取的ZigBee包信息，進(jìn)而分析出Z-Stack協(xié)議棧組網(wǎng)的工作原理及通信過(guò)程?！卷?xiàng)目要求】1.抓取Z-Stack協(xié)議棧組網(wǎng)通信的數(shù)據(jù)包。2.分析Z-Stack協(xié)議棧組網(wǎng)的工作原理。3.分析Z-Stack協(xié)議棧數(shù)據(jù)包主要結(jié)構(gòu)。03ONE項(xiàng)目目標(biāo)項(xiàng)目目標(biāo)學(xué)會(huì)用packetsniffer軟件抓取Z-Stack協(xié)議棧的數(shù)據(jù)包。掌握Z(yǔ)-Stack協(xié)議棧組網(wǎng)的工作原理。了解Z-Stack協(xié)議棧數(shù)據(jù)包的主要結(jié)構(gòu)。04ONE抓包軟件Packetsniffer

的安裝與使用知識(shí)儲(chǔ)備

CC2530工作于2.4-GHz頻段，采用的是

IEEE802.15.4協(xié)議，ZigBee

能夠以非常低的成本建立起最多65536個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)。CC2530采用性能優(yōu)良RF收發(fā)器，結(jié)合TI公司的Z-Stack

協(xié)議棧，可以提供一個(gè)強(qiáng)大和完整的ZigBee解決方案。Packetsniffer軟件的安裝與使用

雙擊PackerSniffer軟件安裝程序，在彈出的安裝界面中依次點(diǎn)擊Next按鈕，直到安裝完成。點(diǎn)擊安裝生成的PackerSniffer圖標(biāo)，在協(xié)議下拉菜單中選擇IEEE802.15.4/ZigBee，單擊Start按鈕。Packetsniffer軟件的安裝與使用

采用本項(xiàng)目或前面任一項(xiàng)目代碼，分別燒錄好的協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點(diǎn)并打開(kāi)電源。在PackerSniffer軟件中選擇ZigBee2007/PRO，單擊開(kāi)始按鈕開(kāi)始抓包。05ONEPacketSniffe抓包結(jié)果分析PacketSniffe抓包結(jié)果分析

從PacketSniffe軟件抓到的數(shù)據(jù)包可以看到每個(gè)數(shù)據(jù)包中第一行表示一個(gè)數(shù)據(jù)包有很多字段組成，這與ZigBee協(xié)議是對(duì)應(yīng)的。ZigBee協(xié)議棧是采用分層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，所以數(shù)據(jù)包顯示時(shí)也是不同的層使用不同的顏色，下面分析一個(gè)ZigBee數(shù)據(jù)幀。PacketSniffe抓包結(jié)果分析

抓取的ZigBee協(xié)議中介質(zhì)訪問(wèn)控制層（MAC層）完整數(shù)據(jù)包如圖所示。序號(hào)23-30行的數(shù)據(jù)包是協(xié)調(diào)器建立ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和終端加入該網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)過(guò)程。協(xié)調(diào)器為加入的終端分配端地址和配置了網(wǎng)絡(luò)的ID就是PAN_ID。PacketSniffe抓包結(jié)果分析第24行：協(xié)調(diào)器回復(fù)已經(jīng)建立了ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。在ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)地址固定是SourseAddress=0x0000，SourcePAN=0xFFF1。第23行：終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送信標(biāo)請(qǐng)求，可以在包中看到目的地址為0xFFFF的廣播地址；目的PAN_ID為0xFFFF，表示任意網(wǎng)絡(luò)。PacketSniffe抓包結(jié)果分析第25行：終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送加入網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，帶有自己的64位IEEE地址和自己的PAN_ID0xFFFF，其含義為只要找到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，那么就加入進(jìn)去。目的地址為0x0000。第26行：協(xié)調(diào)器對(duì)終端節(jié)點(diǎn)的加入做出相應(yīng)的應(yīng)答，序列號(hào)與終端發(fā)送的請(qǐng)求序列號(hào)相同。PacketSniffe抓包結(jié)果分析第27-28行：終端節(jié)點(diǎn)收到協(xié)調(diào)器的應(yīng)答后，發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，請(qǐng)求加入0xFFF1網(wǎng)絡(luò)并由協(xié)調(diào)器分配16位短地址，源地址為自己的IEEE地址。PacketSniffe抓包結(jié)果分析第29-30行：協(xié)調(diào)器應(yīng)答后，同意終端節(jié)點(diǎn)加入0xFFF1網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求，分配給終端節(jié)點(diǎn)16位短地址0x6289，源地址和目的地址都為64位IEEE地址。PacketSniffe抓包結(jié)果分析第31行：分配成功后，終端節(jié)點(diǎn)給協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)“0123456789”?？梢栽诎锌吹紸PSPayload為“0-9”的ASCII碼“30-39”；NWKPayload為網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)，包含了“0-9”的ASCII碼；MACPayload為MAC層的數(shù)據(jù)，同樣包含“0-9”的ASCII碼。06ONE項(xiàng)目實(shí)施實(shí)施過(guò)程(1)把A、B兩個(gè)CC2530模塊分別燒錄成本項(xiàng)目的協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點(diǎn)，測(cè)試其通訊正常(2)將SmartRF04EB仿真器的JTAG接口與ZigBee模塊C相連，仿真器另一端連接到PC機(jī)的USB接口。(3)打開(kāi)PackerSniffer軟件，點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕抓取數(shù)據(jù)包。

(4)打開(kāi)ZigBee模塊A和Z