ZHA profile与ZLL profile的一个例子

ZHA Coordinator 如何控制ZLL Light/Philips Hue Light

缩写：

ZHA： ZigBee Home Automation profile

ZLL:  ZigBee Light Link profile

TCLK: Trust Center Link Key

1. 为什么ZLL 灯加入ZHA网络

在ZLL网络中，设备支持两种方式Join ZigBee网络，一种是通过Touch Link[1]方式入网,遥控器和灯靠近配对的方式把灯拉入到ZLL网络中。另外一种是传统入网，称为Classic Commission Join的方式加入ZigBee 网络。传统入网过程如下，

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（1）         节点以Trust Center（一般是协调器）作为父节点加入到网络中

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 

（2）         节点以路由器作为父节点加入到网络中

以上入网过程都是在使能SECURE的情况下测试的，ZLL灯在通过Classic Commission Join的方式入网时，父设备通过发送Transport Key消息将网络秘钥发送给子设备，这个秘钥称为Network Key，该秘钥用于对网络内的通信数据进行加密。Network Key在从父设备发送给子设备的过程中，如果以明文发送，则有可能会被其他设备监听到，导致Network Key被窃取，使得通信不安全。所以ZigBee协议中使用Trust Center Link Key（TCLK）对通过AES  128bit加密算法对该 Network Key进行加密，过程如下。在TI Z-Stack 协议栈中通过开启TC_LINKKEY_JOIN宏定义。关于ZigBee网络的Security说明，详细参考《Z-Stack Developer's Guide.pdf》 在TI S-Stack 安装目录下的Document里面。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（3）      Network Key加密/解密过程

在ZHA的协议栈中，TCLK是公开的一个Key，在ZHA Specification[3]里面5.3.3中提到

在ZLL协议中规定默认的Trust Center Link Key和ZHA的默认TCLk是一样，在[1]的8.1.6.2节中，

这也是为什么ZLL的灯能够成功加入到ZHA的网络中去，原因是他们使用的TCLK都是一样的，当然Philips Hue Light也不例外，也可以成功的加入到ZHA网络中。

1. ZLL灯如何加入到ZHA网络中

本节中使用TI的开发板和ZigBee协议栈Z-Stack让ZLL灯加入到ZHA的网络中。

• 硬件：

1）  ZHA Coordinator

http://www.ti.com/tool/CC2530DK?keyMatch=CC2530DK&tisearch=Search-EN-Everything

2） ZLL Light

http://www.ti.com/tool/cc2530zdk-zll?keyMatch=CC2530%20ZLL&tisearch=Search-EN-Everything

• 软件：

1） ZHA Coordinator

Z-Stack Home 1.2.2   http://www.ti.com/tool/z-stack

2） ZLL Light

Z-Stack Lighting 1.0.2 http://www.ti.com/tool/z-stack

• 相关工具：

1）  Packet Sniffer Tool

http://www.ti.com/tool/cc2531usb-rd?keyMatch=CC2531%20USB%20Dongle&tisearch=Search-EN-Everything

1）  CC Debugger

http://www.ti.com/tool/cc-debugger?keyMatch=CC%20Debugger&tisearch=Search-EN-Everything

3）  SmartRF Flash Programmer

http://www.ti.com/tool/flash-programmer?keyMatch=smart%20flash%20programer&tisearch=Search-EN-Everything

4）  Packet Sniffer

http://www.ti.com/tool/packet-sniffer?keyMatch=packet%20sniffer&tisearch=Search-EN-Everything

安装Z-Stack Home 1.2.2 协议栈到默认路径下。

1） 利用IAR for 8051 9.10 打开Smapleswitch工程，选择CoordinatorEB

在C:\Texas Instruments\Z-Stack Home 1.2.2.42930\Projects\zstack\HomeAutomation\SampleSwitch\CC2530DB

默认情况下已经使能了TC_LINK_JOIN宏定义，打开NV_RESTORE用于保存网络参数。

编译并下载到SmartRF05EB开发板，

2） 利用CC Debugger和SmartRF Flash Programmer下载ZllLight-ZLIGHT.hex文件到ZLL Light，hex文件位于C:\Texas Instruments\Z-Stack Lighting 1.0.2\Projects\zstack\ZLL\SampleApp\CC253x\hex

注： 如果是从TI购买的ZLL 开发套件，出厂时是已经烧写过该程序的，所以不需要再重复烧写。

1） 将SmartRF05EB上电，Coordinator会建议一个Zigbee PAN 网络

2） 将ZLL Light 上电，按住ZLL Light上按键，保持>10s松开，ZLL Light会触发Classic Commission Join的方式开始加网过程。

3） 将整个过程利用CC2531 USB Dongle和Packet Sniifer抓包如下，

 

这样ZLL Light就通过Classic Commission Join的方式成功加入到ZHA的网络中

1. ZLL 灯的Service Discovery 过程

虽然ZLL Light已经成功的加入到ZHA网络中了，现在需要通过ZHA Coordinator对ZLL Light实现控制，包括on/off，Level, Color 等方面的控制。但是此时ZHA Coordinator只知道有一个子设备（Router）加入了网络，并不知道这个是个什么设备，也不知道他支持哪些功能，他工作在什么EndPoint上面，每个EndPoint 支持哪些cluster等等。所以这时ZHA Coordinator需要开始Service Discovery过程，去获得该设备应用层面的信息。

这个Service Discovery的过程主要是调用ZDO层的相关API函数，在ZigBee Specification 2.5.5.6 Device and Service Discovery节[4]中也有说明。

1） 利用Active Endpoints Request获取ZLL Light支持的EndPoint

当ZLL Light 成功入网以后，ZHA Coordinator 调用ZDP_ActiveEPReq() API发送Active_EP_req命令给ZLL Light。 ZLL Light在收到Active_EP_req 命令以后，会在ZDP_IncomingData调用call back函数 ZDO_ProcessActiveEPReq，最后调用ZDP_ActiveEPRsp回复Active_EP_rsp，ZHA Coordinator在收到Active_EP_rsp以后，会调用ZDApp_ProcessMsgCBs函数，最后在Switch-Case下面，通过ZDO_ParseEPListRsp对这个消息进行解析。

2） 利用Simple Descriptor Request获取ZLL Light在每个EndPoint下的Cluster

通过以上步骤ZHA Coordinator获得了ZLL Light工作在哪几个EndPoint上面，现在需要对每个Endpoint进行请求获得EndPoint上面支持的In Cluster和Out Cluster。 ZHA Coordinator调用ZDP_SimpleDescReq API发送Simple_Desc_req命令给ZLL Light, ZLL Light在收到命令以后会在ZDP_IncomingData调用call back函数ZDO_ProcessSimpleDescReq，最后调用ZDP_SimpleDescMsg回复Simple_Desc_rsp，ZHA Coordinator在收到Simple_Desc_rsp以后，会调用ZDApp_ProcessMsgCBs函数，最后在Switch-Case下面，通过ZDO_ParseSimpleDescRsp对这个消息进行解析。

3） ZHA Coordinator在收到ZLL Light的device announce以后，开始进入Service Discovery过程，具体实现的程序见附件代码中，搜索ZHAZLL关键字。

在节点入网成功（Device Announce），1s后对该节点发起Service Discovery过程，完成Service Discovery以后，通过CC2530EB开发板上的Joystick-Center，可以实现对ZLL Light的On/Off Toggle, 当然对Level，Color也是类似的。

对于Philips Hue Light也不例外，可以通过同样的方式对Philips Hue Light进行控制。

1. 对ZLL灯进行控制

1) 节点成功入网

2）Service Discovery

3）Toggle LED

 

测试代码（基于Z-Stack Home 1.2.2）

8510.zcl_samplesw.zip

zcl_SampleSwitch.c

zcl_SampleSwitch.h

 

在IAR定义宏定义 ZHAZLL

 

Reference：

[1] docs-11-0037-10-0zll-zigbee-light-link-zll-profile-specification.pdf

[2] 2654.Z-Stack Developer's Guide.pdf

[3] ZB_AFG-Home_Automation_Profile_for_Public_Download.pdf

[4] docs-05-3474-20-0csg-zigbee-specification.pdf