Ruff 上的 ZigBee 應用

原理簡介

這個智能控制系統採用 ZigBee 做爲無線通訊協議。
在支持 OpenWRT 系統的路由器上刷入 Ruff，利用 ZigBee-USB dongle 模塊，和其餘 ZigBee 終端設備通訊，實現遙控功能。

物件清單

主控平臺

極路由3 ，已刷入 Ruff。

傳感器和執行元件

• ZigBee-USB dongle 模塊
  

• ZigBee 燈
  

• 小米 ZigBee 開關
  

開發步驟

1. 初始化 APP
   $ rap init

2. 添加 zigbee 驅動，id 爲 zigbee ，型號選擇 jn5168a
$ rap device add zigbee (jn5168a)

3. 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 () {
   });

4. 改寫板卡描述 board.json

因爲路由器上沒有 GPIO 之類的接口，因此咱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 驅動解析

如下三個部分分別從

• ZigBee 網絡包的組成

• ZigBee 網絡的組建

• 開關燈控制

三個方面，來介紹 ZigBee 驅動模塊。

ZigBee 組包、解包和解析

以開關燈的控制協議來看 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束標誌。前三個字段分別是message type, message length, CRC checksum, 以後就是具體的控制數據。
因爲要在包內容裏避免使用開頭或者結尾的標誌字段，因此須要對源包內容進行轉義，轉義示意以下。

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ZigBee協議的數據手冊（JN-AN-1194-ZigBee-IoT-Gateway-Control-Bridge pdf），一一對照着解析包的內容。

ZigBee網絡組建代碼

根據數據手冊，ZigBee初始化組建網絡須要通過如下幾個步驟：

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

在這以後，ZigBee 網絡處於開放狀態，能夠接受鏈接請求。咱們就能夠接入上面展現的 ZigBee 燈和開關了。

ZigBee 開關燈代碼

ZigBee 協議裏有直接控制開關的通訊類型，經過查找 ZigBee 數據手冊，能夠找到以下信息：

利用這個通訊類型，咱們寫的開關燈的代碼是這樣的。

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);
}

演示視頻

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