本應(yīng)用筆記介紹了Microchip Technology的MiWi?無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。本說明提供有關(guān)管理此網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，術(shù)語，功能，MiWi協(xié)議概述（包括IEEE 802.15.4 MAC和設(shè)備類型）以及MiWi協(xié)議網(wǎng)絡(luò)配置（例如星形網(wǎng)絡(luò)，群集樹網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和多路訪問）的一些注意事項的信息。網(wǎng)絡(luò)。地址分配，MiWi協(xié)議消息傳遞，堆棧消息和服務(wù)，編程接口，用戶注意事項以及資源要求也包含在本文檔中。

介紹

使用無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)應(yīng)用程序現(xiàn)在很普遍。從消費類設(shè)備到工業(yè)應(yīng)用，人們越來越希望設(shè)備具有內(nèi)置的無需硬連線即可相互通信的能力。挑戰(zhàn)在于選擇正確的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并以經(jīng)濟高效的方式實現(xiàn)它。

Microchip MiWi?無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧是為低數(shù)據(jù)速率，短距離，低成本網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的簡單協(xié)議。MiWi協(xié)議從根本上基于針對無線個人區(qū)域網(wǎng)（WPAN）的IEEE 802.15.4?進行了擴展，以支持Microchip專有的RF收發(fā)器，它為無線通信提供了一種易于使用的替代方法。特別是，它針對的是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小，之間幾乎沒有跳數(shù)的較小應(yīng)用程序。現(xiàn)在，MiWi協(xié)議是MiWi?開發(fā)環(huán)境（DE）支持的無線通信協(xié)議之一。它使用MiMAC接口與Microchip RF收發(fā)器進行通信，并使用MiApp接口與應(yīng)用層進行交互。

本說明假定用戶已經(jīng)熟悉C編程語言和IEEE 802.15.4。強烈建議您在使用Microchip MiWi無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧之前，先詳細閱讀IEEE 802.15.4規(guī)范和MiMAC / MiApp應(yīng)用筆記。

特征

MiWi協(xié)議的當前實現(xiàn)具有以下功能：

支持不同頻段上的所有Microchip RF收發(fā)器。

可在各種Microchip MCU系列之間移植。

與RTOS和應(yīng)用程序無關(guān)

對MPLAB?C18，C30和C32編譯器的開箱即用支持

易于使用的API

MiWi協(xié)議概述

MiWi協(xié)議基于IEEE 802.15.4規(guī)范的MAC和PHY層，并且針對2.4 GHz和SubGHz ISM頻段的簡單網(wǎng)絡(luò)開發(fā)量身定制。該協(xié)議提供了以下功能：查找，形成和加入網(wǎng)絡(luò)，以及發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點并路由到它們。它不涉及任何特定于應(yīng)用程序的問題，例如如何選擇要加入的網(wǎng)絡(luò)，如何確定鏈路何時斷開或設(shè)備應(yīng)多長時間進行一次通信。

IEEE 802.15.4 MAC

MiWi協(xié)議使用IEEE標準802.15.4作為參考來開發(fā)其MAC層。

與IEEE 802.15.4相似，MiWi協(xié)議在MAC中使用確認的數(shù)據(jù)傳輸機制。此方法在數(shù)據(jù)包頭中使用特殊的ACK標志。設(shè)置此標志時，需要由其接收方確認發(fā)送方；這確保了實際上已經(jīng)交付了框架。如果在設(shè)置了ACK標志的情況下發(fā)送了該幀，并且在某個超時時間內(nèi)未收到確認，則發(fā)送器將在聲明錯誤之前重試發(fā)送固定的次數(shù)。

重要的是要注意，確認的接收僅表示MAC層已正確接收到幀。但是，這并不表示該幀已正確處理。接收節(jié)點的MAC層可能正確接收并確認了幀，但是由于缺乏處理資源，幀可能會被上層丟棄。結(jié)果，應(yīng)用程序的上層可能需要附加的確認響應(yīng)。

MiWi協(xié)議網(wǎng)絡(luò)配置

在MiWi協(xié)議中定義的三種設(shè)備類型中，聯(lián)網(wǎng)的最基本類型是PAN協(xié)調(diào)器。PAN協(xié)調(diào)器是啟動網(wǎng)絡(luò)并選擇信道和網(wǎng)絡(luò)的PAN ID的設(shè)備。加入PAN的所有其他設(shè)備必須遵守PAN協(xié)調(diào)器的說明。

星型網(wǎng)絡(luò)配置

星形網(wǎng)絡(luò)配置（圖1）由一個PAN協(xié)調(diào)器節(jié)點和一個或多個終端設(shè)備組成。在星型網(wǎng)絡(luò)中，所有終端設(shè)備僅與PAN協(xié)調(diào)器通信。如果終端設(shè)備需要將數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅硪粋€終端設(shè)備，則將其數(shù)據(jù)發(fā)送到PAN協(xié)調(diào)器，后者再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給預期的接收者。

圖1星型網(wǎng)絡(luò)配置

群集樹網(wǎng)絡(luò)配置

在集群樹網(wǎng)絡(luò)中（圖2），仍然只有一個PAN協(xié)調(diào)器；但是，其他協(xié)調(diào)員也可以加入網(wǎng)絡(luò)。這形成了樹狀結(jié)構(gòu)，其中PAN協(xié)調(diào)器是樹的根，協(xié)調(diào)器是樹的分支，終端設(shè)備是樹的葉子。在群集樹網(wǎng)絡(luò)中，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的所有消息都遵循樹結(jié)構(gòu)的路徑。由于消息可能會通過一個以上的節(jié)點進行路由以到達其最終目的地，因此群集樹網(wǎng)絡(luò)有時也稱為多跳網(wǎng)絡(luò)。

圖3群集樹拓撲

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)配置

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)（圖3）類似于群集樹配置，除了全功能設(shè)備（FFD）可以將消息直接路由到其他FFD而不是遵循樹形結(jié)構(gòu)。簡化功能設(shè)備（RFD）的消息仍必須通過RFD的父節(jié)點。這種拓撲的優(yōu)點是可以減少消息等待時間并提高可靠性。像群集樹網(wǎng)絡(luò)一樣，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)也是多跳的。

圖3網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

多路訪問網(wǎng)絡(luò)

IEEE 802.15.4網(wǎng)絡(luò)是一個多址網(wǎng)絡(luò)，這意味著網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點都可以平等地訪問通信介質(zhì)。有兩種類型的多址訪問機制：信標和非信標。

在啟用信標的網(wǎng)絡(luò)中，僅允許節(jié)點在預定義的時隙中進行傳輸。PAN協(xié)調(diào)器周期性地從一個超幀開始，該超幀被標識為信標幀，并且網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點都應(yīng)與該幀同步。在超幀中為每個節(jié)點分配了一個特定的時隙，在此期間，允許其發(fā)送和接收其數(shù)據(jù)。超幀還可以包含一個公共時隙，在此期間所有節(jié)點競爭訪問該信道。

在不啟用信標的網(wǎng)絡(luò)中，只要信道空閑，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點都可以隨時進行傳輸。當前版本的Microchip MiWi無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧僅支持非信標網(wǎng)絡(luò)。

編輯：hfy