B91 Zigbee Direct示例演示

Zigbee Direct协议简介

Zigbee Direct允许含有BLE模块的设备通过认证，使用加密的方式接入Zigbee网络。这就使得智能设备如手机、平板电脑、智能音响、和集线器等能调试和控制Zigbee网络中的设备。

Zigbee Direct典型应用示例

Zigbee Direct包含的BLE services: Security Service, Commissioning Service和Tunnel Service。

Zigbee Direct协议栈概述

文档目的

本文档主要介绍泰凌的Zigbee+BLE双模的ZDD（Zigbee Direct Device）设备的典型应用。

包含3个典型示例：

(1) 上位机工具通过BLE控制双模ZDD设备(Zigbee Coordiantor)组建Zigbee网络，并允许单模Zigbee设备加入其网络，并能通信；

(2) 上位机工具通过BLE控制双模ZDD设备(Zigbee Router)加入已有的Zigbee网络，并能通信；

(3) 上位机工具模拟ZVD设备加入双模ZDD设备组建的Zigbee网络，并能通信。

注意：

ZVD和ZDD是使用“security mode 1”和“security level 1”建立BLE连接，没有配对和绑定过程。

Security Service中的秘钥协商方式仅支持：ECDHE using Curve25519 with Hash AES-MMO-128.

预配置秘钥类型支持：
Pre-configured link-key derived from installation code
Basic Authorization Key
ECDHE using Curve25519 with Hash AES-MMO-128
Anonymous Well-Known Secret

上位机工具“Commission”，“Tunnel”页面“Data In/Out”会话框中的数据是经过解密后显示，实际BLE空中数据是经过加密的，秘钥是在建立会话过程中协商。

软硬件准备

硬件准备

B91 Zigbee Direct开发套件

硬件介绍

类别	芯片料号	开发板外部名称	个数
zigbee+BLE双模设备	9518A	B91 适配器	1
zigbee单模设备	9518A	B91 适配器	1

注意：

可以通过淘宝购买该套件，如果还未上架，请联系 Telink FAE 购买 B91 Zigbee Direct开发套件。

硬件设计参考

Telink wiki 页面下 Development Kit and Application Boards 章节

软件准备

下载工具
Zigbee SDK
Zigbee Direct SDK (此链接为 telink 内部链接，客户需要联系 FAE 获取）
电脑端测试工具源码-Zigbee Direct Test Tool (此链接为 telink 内部链接，客户需要联系 FAE 获取）

ZDD组建网络

示例拓扑

ZDD组网拓扑图

BIN文件

ZDD设备中下载的为双模SDK中sampleGW示例编译生成的BIN文件，Zigbee Router设备中下载为Zigbee SDK中sampleLight示例编译生成的BIN文件。

下载BIN文件之前请先将模块中已保存的数据擦除，避免Flash中的已有数据影响测试。

BIN文件下载成功后，将模块上电，模块上红灯会亮起。

操作步骤

建立BLE连接

打开电脑端测试工具-Zigbee Direct Test Tool，点击“Start Scan”按钮，等待扫描结果，然后在扫描结果中选中ZDD设备，点击“Start Connect”按钮，发起BLE连接。连接过程中工具会去发现设备的所有属性，所以连接时间会稍长。

BLE连接建立成功

建立配置会话

切换到“Security”页面，按照默认配置，点击“Start Session”按钮，建立配置会话，协商出配置会话秘钥。“Data In/Out”会话框显示会话建立过程的交互数据。

建立配置会话

ZDD组建网络

切换到“Commission”页面，在网页左侧区域配置组网的参数，然后点击“Form network”按钮，发起组网，ZDD会上报组网结果和网络参数。

这里只配置了“NWK Channel”，通信数据在“Data In/Out”对话框。

组网的参数使用"TLV"格式组包。

ZDD组建Zigbee网络

名称	用法	类型ID	长度(Byte)	描述
Admin Key	Optional	0x0d	16	用于建立Admin级别授权会话，如果没有配置，在集中式网络中默认使用TCLK，在分布式网络中，没有配置则无法建立Admin会话。
Trust Center Address	Required (conditionally)	0x09	8	当组建分布式网络，必须配置，并且是全ff；如果是集中式网络，则不需要配置。
Extended PAN ID	Optional	0x00	8	如果不配置，组网设备会选取随机数。
Short PAN ID	Optional	0x01	2	如果不配置，组网设备会选取随机数。
Network Channel	Optional	0x02	4	如果不配置，组网设备全信道扫描选取工作信道。
Network Key	Optioanl	0x03	16	如果不配置，组网设备会选取随机数作为秘钥。
Link Key	Optional	0x04	17	如果没有配置，则会选择pre-install code或者默认linkkey。
NWK Address	Optional	0x06	2	集中式网络中会忽略NWK Address配置。
NWK Update ID	Optional	0x0b	1	如果不配置，默认使用0。

已经在Zigbee网络中的设备需要升级到Admin Authorization会话，协商新的秘钥，才能进行后续BLE通信。

建立Admin Authorization会话

由于组网的时候没有配置Admin Key，在集中式网络中，Coordinator可以使用默认TCLK(ZigBeeAlliance09：5A 69 67 42 65 65 41 6C 6C 69 61 6E 63 65 30 39)来派生Admin key。

预配置秘钥类型选择“Administrative Authorization Key”。

建立Admin Authorization会话

Zigbee设备加入网络

切换到“Commission”页面，在“Permit Joining”后填入允许入网时间，打开ZDD的允许入网开关，如下图，成功之后，ZDD模块上的绿灯会亮起。

打开ZDD允许入网开关

单模Zigbee设备入网后，ZDD设备的绿灯也会亮起。在ZDD模块上按“SW2”键，ZDD会以1秒间隔广播on/off命令，单模Zigbee模块上的红灯会随着闪烁，再按一次“SW2”按键，则停止闪烁。

ZDD加入已有Zigbee网络

示例拓扑

ZDD入网拓扑图

BIN文件

双模ZDD设备中下载的为双模SDK中sampleLight示例编译生成的BIN文件，单模Zigbee Coordinator设备中下载为Zigbee SDK中sampleGW示例编译生成的BIN文件。

下载BIN文件之前请先将模块Flash全片擦除，避免Flash中的已有数据影响测试。

BIN文件下载成功后，将模块上电，模块上红灯会亮起。

操作步骤

建立BLE连接

打开电脑端测试工具-Zigbee Direct Test Tool，点击“Start Scan”按钮，等待扫描结果，然后在扫描结果中选中ZDD设备，点击“Start Connect”按钮，发起BLE连接。

建立配置会话

切换到“Security”页面，按照默认配置，点击“Start Session”按钮，建立配置会话。“Data In/Out”会话框显示会话建立过程的交互数据。后续通讯数据需要使用这里协商出的秘钥加解密。

组建Zigbee网络

单模Zigbee Coordinator模块组建网络，并将允许入网开关打开，模块上的绿灯亮起。

ZDD加入网络

切换到“Commission”页面，在网页左侧区域配置入网的参数，然后点击“Join network”按钮，发起入网，ZDD会上报入网结果和网络参数。ZDD设备默认允许入网开关是关闭的，所以这里绿灯不会亮起。这里配置了“Joining Method”和“Admin Key”(33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 44 55)，通信数据在“Data In/Out”对话框。

入网之后，按Zigbee Coordinator模块上的“SW2”按钮，Zigbee Coordinator模块会以1秒间隔广播on/off命令，ZDD模块上的红灯会随着闪烁，再按一次“SW2”按键，则停止闪烁。

组网数据使用"TLV"格式组包。

ZDD加入Zigbee网络

名称	用法	类型ID	长度(Byte)	描述
Joining Method	Required	0x07	1	可配置方式：MAC association、secure rejoining、Out-of-band Commissioning.
Admin Key	Optional	0x0d	16	用于建立Admin级别授权会话，如果没有配置，在集中式网络中默认使用TCLK，在分布式网络中，没有配置则无法建立Admin会话。
Trust Center Address	Required (conditionally)	0x09	8	当组建分布式网络，必须配置，并且是全ff；如果是集中式网络，则不要求配置。
Extended PAN ID	Optional	0x00	8	加入Extended PAN ID与配置相同的网络。
Network Channel	Optional	0x02	4	在配置信道上查找可以入网设备。
Link Key	Optional	0x04	17	预配置linkkey。
NWK Address	Optional	0x06	2	如果没有配置选取随机地址。

已经在Zigbee网络中的设备需要升级会话到Admin Authorization会话，协商新的秘钥，才能进行后续"Commissioning Service"数据交互。

建立Admin Authorization会话

由于入网时已经配置了Admin key，所以这里不需要再配置，预配置秘钥类型选择“Administrative Authorization Key”，建立会话。

Router设备建立Admin Authorization会话

ZDD设备打开入网开关

切换到“Commission”页面，在“Permit Joining”后填入允许入网时间，可以控制整个网络的允许入网开关。

ZDD设备离网

在“Commission”页面，通过“Leave network”命令使自己离网，ZDD设备离网后，BLE连接也会主动断开。

ZDD离网

ZVD加入ZDD的Zigbee网络

示例拓扑

ZVD入网拓扑图

上位机工具模拟Zigbee Router设备，通过BLE通道传输Zigbee网络数据，需要用到Security Service和Tunnel Service。Tunnel数据也是采用TLV格式封装。

上位机工具并没有实现Zigbee协议栈，这里只能测试入网和on/off命令。

操作步骤

组建Zigbee网络

按照“ZDD组建网络”章节，使ZDD组建网络，并且单模Zigbee Router设备已经加入网络。然后重新建立BLE连接。

建立配置会话

已经在Zigbee网络中的设备建立配置会话时需要将允许入网开关打开。按ZDD模块上的“SW7”按钮，打开设备允许入网开关，模块上绿灯会亮起。

使用工具默认配置参数，建立配置会话，协商出配置会话秘钥。

ZVD加入Zigbee网络

ZVD发起入网之前保证ZDD允许入网开关已经被打开。

切换到“Tunnel”页面，在“ZVD Join”后配置参数，点击“StartJoin”，ZVD加入已知网络。其中“ZVD IEEE”和“ZVD short address”是随机选取的，用户可以自己指定。“Parent IEEE”和“Parent short address”是父节点ZDD的参数。

ZVD加入Zigbee网络