支持二次开发的Zigbee模块(SNAP技术)

最近参与规划的一个项目，需要大量的Zigbee（约5000个）进行数据采集。由于是大面积布点，采用的是Mesh网络架构，所以很多节点都是所谓的路由节点，这就引发一个问题，路由节点一般情况下需要持续供电，由于现场条件只能采用电池供电，这和电池使用1到2年的要求产生了很大的冲突，所以需要zigbee支持一种同步休眠的技术。

最初的方案考虑zigbee芯片+STM8l芯片，通过在单片中编程，用程序逻辑实现同步休眠，思路相对简单，就是主节点广播一个休眠指令，单片机收到后，控制zigbee进入休眠状态，同时自己也进入休眠中，经过预设的一段时间后，由时钟唤醒芯片，然后芯片再唤醒Zigbee，进行相关数据发送。由于STM8l是低功耗芯片，其采集传感器数据比zigbee模块直接采集传感器数据功耗会低很多，并且只是发送数据的时候才开启zigbee，整体功耗会更低，但是电路的复杂性和成本会增加不少。

赫立讯公司的一个继承者在赫立讯Zigbee芯片技术的架构上实现了一种所谓的同步休眠的技术，在Zigbee模块中实现了上述的休眠逻辑，由于是在zigbee模块中直接实现，执行效率会更一些，外围电路也会更简单，不过其实现的可靠性和稳定性，还有外部开发和配置的能力需要进一步考验。

在研究周立功zigbee芯片的时候，发现周立功的zigbee芯片支持一种SNAP的技术，其最大的特色就是支持用户二次开发，这也是我第一次发现支持用户二次开发的Zigbee模块。该技术在Zigbee模块中实现了一个Python虚拟机，用户通过编写Python脚本程序进行二次开发（这算是第二次研究Python相关语言了，第一次是多年前实现LED大屏显示特效的时候用过Python脚本，请参见相关博文《IronPython脚本应用之LED影像系统》）。

SNAP是Synapse公司开发的无线mesh网络协议，提供脚本开发工具和相关固件，其使用是需要授权费用的（可以免费使用6个，一个授权大概30元左右）。SNAP网络简介如下:

 

直接从周立功公司购买的Zigbee套件，默认部署的是点对点的固件，通过ZigbeeCfg工具可以升级该固件，或更换为对等网固件。如果需要部署支持SNAP的固件需要用Synapse公司公司的Portal软件进行部署（如下图）。

 

警告：做这一步需要慎重考虑，因为部署后，周立功公司提供的ZigbeeCfg的工具上的SNAP选项也无法访问该模块，这个时候如果恢复为原先的固件需要返厂处理。

SNAP当前最新版本的Python脚本支持72个系统函数，可以操作AD、GPIO、串口、SPI、I2C等相关接口，也可以执行休眠，重启等相关指令。

下面代码是一个控制LED灯闪烁的脚本示例，内容如下：

"""Cycle the LEDs on the ZIC2410 eval board"""

led = 0

def start():

    # Initialize LED pins as outputs

    setPinDir(0, True)

    writePin(0, False)

    setPinDir(1, True)

    writePin(1, False)

    setPinDir(2, True)

    writePin(2, False)

    setPinDir(3, True)

    writePin(3, False)

 

def timer100msEvent(currentMs):

    """On the 100ms tick, increment led count and pulse next LED"""

    global led

    led = (led + 1) % 4

    pulsePin(led, 75, True)

 

def remoteLQ():

    """As an added bonus, respond to Link Quality Ranger requests too"""

    rpc(rpcSourceAddr(), 'remoteLQ')

 

# Here's where we specify any "Event Handlers" we need.

snappyGen.setHook(SnapConstants.HOOK_STARTUP, start)

snappyGen.setHook(SnapConstants.HOOK_100MS, timer100msEvent)

部署运行后，你会发现RXD/TXD和ERR灯会依次闪烁。

 

不过由于该固件为国外公司所开发，如要求底层进行定制开发，比如支持单总线的温湿度采集，就很难实现了。想到这里，倒是有一个建议，国内如用STM32W Zigbee芯片做zigbee模块的公司，可以考虑集成一个简单的.NET MF框架，这样用户就可以用C#或VB.net进行Zigbee二次开发了，感觉要比Python编写容易，且功能也强大的多。