ZHA Coordinator 如何控制ZLL Light/Philips Hue Light

不念不忘少年蓝@ 2022-07-14 08:52 154阅读 0赞

原文转自：http://www.deyisupport.com/question\_answer/wireless\_connectivity/zigbee/f/104/t/81385.aspx

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，

[![2185.single-hop-link-key.jpg][]][2185.single-hop-link-key.jpg 1]

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

[![4062.Trust-Center-Link-Key.jpg][]][4062.Trust-Center-Link-Key.jpg 1]

（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。

[![5621.Key.jpg][]][5621.Key.jpg 1]

（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

[![8507.Default-link-key.jpg][]][8507.Default-link-key.jpg 1]

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，

[![0564.ZLL-LInk-key.jpg][]][0564.ZLL-LInk-key.jpg 1]

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][http_www.ti.com_tool_CC2530DK_keyMatch_CC2530DK_tisearch_Search-EN-Everything]

[![6562.SmartRF05EB.jpg][]][6562.SmartRF05EB.jpg 1]

2） ZLL Light

[http://www.ti.com/tool/cc2530zdk-zll?keyMatch=CC2530%20ZLL&tisearch=Search-EN-Everything][http_www.ti.com_tool_cc2530zdk-zll_keyMatch_CC2530_20ZLL_tisearch_Search-EN-Everything]

[![0576.ZLL-Light.jpg][]][0576.ZLL-Light.jpg 1]

*  软件：

1） ZHA Coordinator

[Z-Stack][] Home 1.2.2 [http://www.ti.com/tool/z-stack][http_www.ti.com_tool_z-stack]

2） ZLL Light

[Z-Stack][] Lighting 1.0.2 [http://www.ti.com/tool/z-stack][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][http_www.ti.com_tool_cc2531usb-rd_keyMatch_CC2531_20USB_20Dongle_tisearch_Search-EN-Everything]

[![6648.CC2531-USB-Dongle.jpg][]][6648.CC2531-USB-Dongle.jpg 1]

1） CC Debugger

[http://www.ti.com/tool/cc-debugger?keyMatch=CC%20Debugger&tisearch=Search-EN-Everything][http_www.ti.com_tool_cc-debugger_keyMatch_CC_20Debugger_tisearch_Search-EN-Everything]

[![5342.CC-Debugger.jpg][]][5342.CC-Debugger.jpg 1]

3） SmartRF Flash Programmer

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

[![7282.Join-process.jpg][]][7282.Join-process.jpg 1]

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

[![6761._6551517F2B00_ServiceDiscovery_2B00_Toggle.jpg][]][6761._6551517F2B00_ServiceDiscovery_2B00_Toggle.jpg 1]

测试代码（基于[Z-Stack][] Home 1.2.2）

[8510.zcl\_samplesw.zip][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][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

[2185.single-hop-link-key.jpg]: /images/20220714/4a03a749c1484b528863a6aba0bd625d.png
[2185.single-hop-link-key.jpg 1]: http://www.deyisupport.com/cfs-file.ashx/__key/communityserver-discussions-components-files/104/2185.single-hop-link-key.jpg
[4062.Trust-Center-Link-Key.jpg]: /images/20220714/19c91db0e2684b62ac6c0992fbc97096.png
[4062.Trust-Center-Link-Key.jpg 1]: http://www.deyisupport.com/cfs-file.ashx/__key/communityserver-discussions-components-files/104/4062.Trust-Center-Link-Key.jpg
[Z-Stack]: http://www.ti.com.cn/tool/cn/Z-Stack
[5621.Key.jpg]: /images/20220714/a2cf2bd75af045b68d61828e2877a15e.png
[5621.Key.jpg 1]: http://www.deyisupport.com/cfs-file.ashx/__key/communityserver-discussions-components-files/104/5621.Key.jpg
[8507.Default-link-key.jpg]: /images/20220714/d290ed9b628a4931aebfbc9a5635cfcf.png
[8507.Default-link-key.jpg 1]: http://www.deyisupport.com/cfs-file.ashx/__key/communityserver-discussions-components-files/104/8507.Default-link-key.jpg
[0564.ZLL-LInk-key.jpg]: /images/20220714/6f13e4de2d094b2daaa2eee9e10598cc.png
[0564.ZLL-LInk-key.jpg 1]: http://www.deyisupport.com/cfs-file.ashx/__key/communityserver-discussions-components-files/104/0564.ZLL-LInk-key.jpg
[http_www.ti.com_tool_CC2530DK_keyMatch_CC2530DK_tisearch_Search-EN-Everything]: http://www.ti.com/tool/CC2530DK?keyMatch=CC2530DK&tisearch=Search-EN-Everything
[6562.SmartRF05EB.jpg]: /images/20220714/3348a325e20149109d812dec83892e75.png
[6562.SmartRF05EB.jpg 1]: http://www.deyisupport.com/cfs-file.ashx/__key/communityserver-discussions-components-files/104/6562.SmartRF05EB.jpg
[http_www.ti.com_tool_cc2530zdk-zll_keyMatch_CC2530_20ZLL_tisearch_Search-EN-Everything]: http://www.ti.com/tool/cc2530zdk-zll?keyMatch=CC2530%20ZLL&tisearch=Search-EN-Everything
[0576.ZLL-Light.jpg]: /images/20220714/0f98a3e630d04da9a0877a2181f59a3c.png
[0576.ZLL-Light.jpg 1]: http://www.deyisupport.com/cfs-file.ashx/__key/communityserver-discussions-components-files/104/0576.ZLL-Light.jpg
[http_www.ti.com_tool_z-stack]: http://www.ti.com/tool/z-stack
[http_www.ti.com_tool_cc2531usb-rd_keyMatch_CC2531_20USB_20Dongle_tisearch_Search-EN-Everything]: http://www.ti.com/tool/cc2531usb-rd?keyMatch=CC2531%20USB%20Dongle&tisearch=Search-EN-Everything
[6648.CC2531-USB-Dongle.jpg]: /images/20220714/3d809ace737d439798887b0b71817115.png
[6648.CC2531-USB-Dongle.jpg 1]: http://www.deyisupport.com/cfs-file.ashx/__key/communityserver-discussions-components-files/104/6648.CC2531-USB-Dongle.jpg
[http_www.ti.com_tool_cc-debugger_keyMatch_CC_20Debugger_tisearch_Search-EN-Everything]: http://www.ti.com/tool/cc-debugger?keyMatch=CC%20Debugger&tisearch=Search-EN-Everything
[5342.CC-Debugger.jpg]: /images/20220714/8806716fde7d4148ae48ec635b05f525.png
[5342.CC-Debugger.jpg 1]: http://www.deyisupport.com/cfs-file.ashx/__key/communityserver-discussions-components-files/104/5342.CC-Debugger.jpg
[http_www.ti.com_tool_flash-programmer_keyMatch_smart_20flash_20programer_tisearch_Search-EN-Everything]: http://www.ti.com/tool/flash-programmer?keyMatch=smart%20flash%20programer&tisearch=Search-EN-Everything
[http_www.ti.com_tool_packet-sniffer_keyMatch_packet_20sniffer_tisearch_Search-EN-Everything]: http://www.ti.com/tool/packet-sniffer?keyMatch=packet%20sniffer&tisearch=Search-EN-Everything
[CC2531]: http://www.ti.com.cn/product/cn/CC2531
[7282.Join-process.jpg]: /images/20220714/1097fd1723ff43f4acabe2359d2480e2.png
[7282.Join-process.jpg 1]: http://www.deyisupport.com/cfs-file.ashx/__key/communityserver-discussions-components-files/104/7282.Join-process.jpg
[6761._6551517F2B00_ServiceDiscovery_2B00_Toggle.jpg]: /images/20220714/25ff55aa992645578ecd782fdc94f799.png
[6761._6551517F2B00_ServiceDiscovery_2B00_Toggle.jpg 1]: http://www.deyisupport.com/cfs-file.ashx/__key/communityserver-discussions-components-files/104/6761._6551517F2B00_ServiceDiscovery_2B00_Toggle.jpg
[8510.zcl_samplesw.zip]: http://www.deyisupport.com/cfs-file.ashx/__key/communityserver-discussions-components-files/104/8510.zcl_5F00_samplesw.zip
[2654.Z-Stack Developer_s Guide.pdf]: http://www.deyisupport.com/cfs-file.ashx/__key/communityserver-discussions-components-files/104/2654.Z_2D00_Stack-Developer_2700_s-Guide.pdf