XBee - ネット私物化

XBeeについて

趣味と仕事でXBeeを扱ったので備忘録を書いておく。
XBeeはDigi社が開発/販売している製品
ZigBeeは通信規格（プロトコル）
ZigBeeをOSI構造で表記すると以下のようになる。ZigBeeは物理層とデータリンク層に相当する部分はIEEE802.15.4を採用しており、それより上位のレイヤーにZigBeeプロトコルが在る。通常、XBeeを取り扱っている限りにおいては、アプリケーション層以外のインタフェースは意識しなくても取り扱えるよう設計されている。

No	OSI	WiFi	ZigBee
7	Application	Any	Any
6	Presentation	Any	Application support layer(ZigBee)
5	Session	Any	Application support layer(ZigBee)
4	Transport	TCP	Network Layer(ZigBee)
3	Network	IP routing	Network Layer(ZigBee)
2	Data link	WiFi802.11	802.15.4
1	Physical	WiFi802.11	802.15.4

XBeeの設定項目

よく設定項目がなんなのかわからなくなるのでメモ。
COかRTかEDによっては、設定できたりなくなったりするので注意。

Networking

略称	名称	説明
ID	PAN ID	TCP/IPでいえばサブネットマスクみたいな？同じ番号のもの同士しか通信できない
SC	Scan Channels	使用する周波数帯域
SD	Scan Duration	Duration of the active scan and energy scan during coordinator initialization.Scan Time=SC*(2^SD)*15.36ms. (SC=# channels)
ZS	ZigBee Stack Profile	よくわからないけど、0でOK
NJ	Node Join Time	×1sec

Addressing

略称	名称	説明
DH	Destination Address High	親機なら0でOK、子機なら親機のアドレスを設定する
DL	Destination Address Low
NI	Node Identifier	ASCIIで好きな名前を入力できる.識別する時に便利
NH	Maximum Hops	最大ホップ数、デフォ値は0x1E
BH	Broadcast Radius	0はどこまででもの意味
AR	Many-to-one Route Broadcast Time	×10sec
DD	Device Type Identifier
NT	Node Discovery Backoff	3C=6000msec,This sets the maximum delay for Node Discovery responses to be sent.×100msec
NO	Node Discovery Options	よくわからないけど、0でOK
CR	PAN Conflict Threshold	Set/read threshold for the number of PAN id conflict reports that must be received by the network manager within one minute to trigger a PAN id change.

RF Interfacing
XBeeが出力する電波強度を調整できる。通常は一番強くてOK。干渉やら狭いエリアでネットワークを組みたい場合などに使用する。

略称	名称	説明
PL	Power Level	4:Highest～0:Lowest
PM	Power Mode	1:Boost Mode Enabled，0:Disabled

Security

略称	名称	説明
EE	Encryption Enable	よくわからない
EO	Encryption Options	よくわからない

Serial Interfacing

略称	名称	説明
BD	Baud Rate	通信速度 3:9600，5:38400，7:115200
NB	Parity	パリティ
SB	Stop Bits	ストップビット
D7	DIO7 Configuration
D6	DIO6 Configuration
AP	API Enable	1:Enables API mode 通常は1でOK、バイトスタッフィングしたい場合は2にする.2にするとヘッダ以外の0x7Eが置換される.
AO	API Output Mode	0: Native，1:Ecplicit，3 - Same as 1, plus received ZDO requests are passed out the UART.よくわからないが、通常のパケットが0だと0x92フレーム、1だとｔ0x91フレームになる

Sleep Modes

略称	名称	説明
SM	Sleep Mode	0:No Sleep, 4:CYCLIC SLEEP RTは0が選べる。EDは選べない（EDは必ずSleepする）。
SP	Cyclic Sleep Period	0x20（320msec）～0ｘAF0（28sec）Set SP on parent (Coordinator or Router) to match the largest SP of its end device children. On a router or coordinator, SP determines the transmission timeout when sending to a sleeping end device. SP also determines how long the parent will buffer a message for a sleeping child.この項目だけで設定できる最長スリープは28秒
SN	Number of Cyclic Sleep Period	Set/read the number of cyclic sleep periods used to calculate end device poll timeout. If an end device does not send a poll request to its parent coordinator or router within the poll timeout, the end device is removed from the child table. The poll timeout is calculated in milliseconds as (3 * SN * (SP * 10ms)), minimum of 5 seconds. i.e. if SN=15, SP=0x64, the timeout is 45 seconds.
SO	Sleep Options	Bitfield options include: 0x02 - Wake for ST time on each cyclic wake (after sleeping for SN sleep periods), 0x04 - Enable extended cyclic sleep (sleep for entire SN*SP time - possible data loss). All other option bits should be set to 0.
ST	Time before Sleep	time period of inactivity (no serial or RF data is sent or received) before activating Sleep Mode. The ST parameter is used only with Cyclic Sleep settings (SM=4-5).スリープから復帰後の起きている時間の設定。短過ぎると通信できないので注意。

I/O Settings
面倒なので省略
RTとかで、I/Oサンプリングを行うには、IR設定を0から0x1F5などとする。

XBeeエクスプローラーについて

XBeeのファームウェア（上記の設定）を書き込むのに必要なデバイス。市販品もあるし自作することも可能。
ただし、必ずリセットスイッチありのものを買うべき（か作るべき）。
おすすめ品

XBeeのペリフェラルについて

XBee単体のペリフェラルは、UARTx1 / ADCx4 / DIOx5になる。

ADCも入力範囲が狭く0～1.2V
DIOも+3V入出力（+5Vトレラントではない！注意）
UARTも最速は115200bpsまで、しかも一度に送れるデータ量は実効上40Byteくらいまで。

XBeeのペリフェラルはかなり貧弱といわざるを得ない。
よく雑誌で「XBeeだけでセンサデータ取得！」という見出しがあるけれど、これは嘘だなと思う。
実際のセンサは、SPI/I2Cが多いのでマイコンを導入する必要があるし、
電圧出力型のセンサであれば、1.2Vの範囲に納まるようにOPアンプ（分圧抵抗？）が必要になる。
（回路規模が大きくなる。

ちなみに、裏技的にXBeeのDIOだけでI2Cを行う方法もある。
が、非常にCLKが遅くなるので1サンプリングデータの取得に数分を要することになる。
XBee+センサだけの構成にできれば非常に回路規模を簡単化できて良いのだが、実用性は低い。温度とかが精々。
XBee+マイコン+センサの構成が一番実用性が高い構成といえそう。XBeeは単純に通信機として扱う。

XBeeのFAQ

• XBeeのネットワーク層以下のパケットを見るには？

通常のUSBエクスプローラー接続では不可能。
Sniffer製品を利用するとパケットをモニタリングすることができる。

• スループットを算出するには？

XCTUを利用する。

• 受信強度(RSSI)を測定するには？

XCTUを利用する。

• ネットワーク構造を見るには？

XCTUを利用する。