组播通信


1、实验内容：

           协调器周期性地以组播的形式向终端节点发送数据（每个5秒发送组播数据一次），路由器节点接受到数据后，使开发板的LED状态翻转，同时向协调器发送字符串“Router received! ”。协调器接收到路由器节点发送回的数据后，通过国串口输出到PC的串口调试助手。

2、知识补充：

组播（多播）：一个节点发送数据包，只有和该节点属于同一组的节点才能收到该数据包。
3、协调器编程（协调器工作流程：开始-》初始化-》建立网络-》组播发送数据-》接收数据（没接收到数据时，一直等待接受数据）-》 串口发送）。此处的代码在1-9 实验9 广播和单播通信的Coordinator.c基础上修改添加代码。

//Coordinator.c
#include "OSAL.h"
#include "AF.h"
#include "ZDApp.h"
#include "ZDObject.h"
#include "ZDProfile.h"
#include <string.h>
#include "Coordinator.h"
#include "DebugTrace.h"
#if !defined(WIN32) //????
#include "OnBoard.h"
#endif
#include "hal_lcd.h"
#include "hal_led.h"
#include "hal_key.h"
#include "hal_uart.h"
#include "OSAL_Nv.h"  //使用NV操作函数，必须包含该头文件

#include "aps_groups.h"//使用加入组函数aps_AddGroup()函数，需要包含头文件。

#define SEND_TO_ALL_EVENT    0x01  //定义发送事件
const cId_t GenericApp_ClusterList[GENERICAPP_MAX_CLUSTERS]=
{
  GENERICAPP_CLUSTERID 
};
//简单设备描述符（描述一个ZigBee设备节点）
const SimpleDescriptionFormat_t GenericApp_SimpleDesc=
{
  GENERICAPP_ENDPOINT,
  GENERICAPP_PROFID,
  GENERICAPP_DEVICEID,
  GENERICAPP_DEVICE_VERSION,
  GENERICAPP_FLAGS,
  GENERICAPP_MAX_CLUSTERS, 
 (cId_t*)GenericApp_ClusterList, 
  0,
  (cId_t *)NULL
};
aps_Group_t GenericApp_Group;//定义一个组

endPointDesc_t GenericApp_epDesc;//节点描述符
devStates_t GenericApp_NwkState;  //存储网络状态的变量
byte GenericApp_TaskID;//任务优先级
byte GenericApp_TransID;//数据发送序列号。
unsigned char uartbuf[128];//串口接收发送数据缓冲单元
void GenericApp_MessageMSGCB(afIncomingMSGPacket_t *pckt);//消息处理函数
void GenericApp_SendTheMessage(void);//数据发送函数

void GenericApp_Init(byte task_id)//任务初始化函数
{
  GenericApp_TaskID     =task_id;   //初始化任务优先级（任务优先级有协议栈的操作系统OSAL分配）
  GenericApp_TransID    =0;         //发送数据包的序号初始化为0  
  //对节点描述符进行初始化
  GenericApp_epDesc.endPoint    =GENERICAPP_ENDPOINT;
  GenericApp_epDesc.task_id     =&GenericApp_TaskID;
  GenericApp_epDesc.simpleDesc   =(SimpleDescriptionFormat_t*)&GenericApp_SimpleDesc;
  GenericApp_epDesc.latencyReq  =noLatencyReqs;  
  afRegister(&GenericApp_epDesc);//afRegister()对节点的描述符进行注册。注册后，才能使用OSAL提供的系统服务。  
  halUARTCfg_t uartConfig;//该结构体变量是实现 串口的配置
  //串口的初始化
  uartConfig.configured   =TRUE;
  uartConfig.baudRate     =HAL_UART_BR_115200;//波特率
  uartConfig.flowControl  =FALSE;             //流控制
 // uartConfig.callBackFunc =rxCB;             //填的是回调函数 ，数的指针（即函数的地址）作为参数传递给另一个函数，
  //其实callBackFunc是一个函数指针，它的定义为halUARTCBack_t callBackFunc;
  //而halUARTCBack_t的定义为 typed void (*halUARTCBack_t)(uint8 port,uint8 envent) 定义的是一个函数指针
  uartConfig.callBackFunc =NULL;//本实验没有使用串口的回调函数
  HalUARTOpen(0,&uartConfig);                 //串口是否打开
  
  GenericApp_Group.ID=0x0001; //初始化组号
  GenericApp_Group.name[0]=6; //组名的长度
  osal_memcpy(&(GenericApp_Group.name[1]),"Group1",6);//组名的写入
}

//消息处理函数    
UINT16 GenericApp_ProcessEvent(byte task_id,UINT16 events)
{
  afIncomingMSGPacket_t* MSGpkt;//MSGpkt用于指向接收消息结构体的指针
  if(events&SYS_EVENT_MSG)
  {
     MSGpkt=(afIncomingMSGPacket_t*)osal_msg_receive(GenericApp_TaskID);//osal_msg_receive（）从消息队列上接收消息
   while(MSGpkt)
   {
     switch(MSGpkt->hdr.event)
    {
    case AF_INCOMING_MSG_CMD:          //接受到新数据的消息的ID是AF_INCOMING_MSG_CMD,这个宏是在协议栈中定义好的值为0x1A
                                       //接受到的是新数据事件
      HalLedBlink(HAL_LED_1,0,50,500);    //LED2 闪烁       
      GenericApp_MessageMSGCB(MSGpkt);//功能是完成对接受数据的处理
      break;
    case ZDO_STATE_CHANGE:  //建立网络后，设置事件   
      GenericApp_NwkState=(devStates_t)(MSGpkt->hdr.status);//???????
      if(GenericApp_NwkState==DEV_ZB_COORD)//把该节点已初始化为协调器，则执行下面的
      {
       HalLedBlink(HAL_LED_2,0,50,500);    //LED2 闪烁 
       aps_AddGroup(GENERICAPP_ENDPOINT,&GenericApp_Group);  //建立网路后，加入组。
       osal_start_timerEx(GenericApp_TaskID,SEND_TO_ALL_EVENT,5000);
      }
      break;
    default:
      break;
    }
    osal_msg_deallocate((uint8 *)MSGpkt);//接收到的消息处理完后，释放消息所占的存储空间
    MSGpkt=(afIncomingMSGPacket_t*)osal_msg_receive(GenericApp_TaskID);
    //处理完一个消息后，再从消息队列里接受消息，然后对其进行相应处理，直到所有消息处理完
   }
   return (events ^ SYS_EVENT_MSG);
  }
  if(events&SEND_TO_ALL_EVENT)//数据发送事件处理代码
  {
    GenericApp_SendTheMessage();//向终端节点发送数据函数
    osal_start_timerEx(GenericApp_TaskID,SEND_TO_ALL_EVENT,5000);
    return (events^SEND_TO_ALL_EVENT);    
  }
    return 0;
}

//协调器接受到终端节点发送来的数据时，调用下面这个函数，然后把数据发送到PC串口调试助手
void GenericApp_MessageMSGCB(afIncomingMSGPacket_t* pkt)
{
  char buf[20];
  unsigned char buffer[2]={0x0A,0x0D};
  switch(pkt->clusterId)
  {
  case GENERICAPP_CLUSTERID:
    osal_memcpy(buf,pkt->cmd.Data,20);
    HalUARTWrite(0,buf,20);
    HalUARTWrite(0,buffer,2);
  }  
}

void GenericApp_SendTheMessage(void)
{
 unsigned char* theMessageData ="Coordinator send!";
 afAddrType_t my_DstAddr;
// my_DstAddr.addrMode=(afAddrMode_t)AddrBroadcast;
  my_DstAddr.addrMode=(afAddrMode_t)AddrGroup;//填的是组播
 my_DstAddr.endPoint=GENERICAPP_ENDPOINT;
// my_DstAddr.addr.shortAddr=0xFFFF;
  my_DstAddr.addr.shortAddr=GenericApp_Group.ID;//网络地址填的是组ID 
 AF_DataRequest(&my_DstAddr,&GenericApp_epDesc,GENERICAPP_CLUSTERID,\
   osal_strlen(theMessageData)+1,theMessageData,\
     &GenericApp_TransID,AF_DISCV_ROUTE,AF_DEFAULT_RADIUS); 
}

添加的或修改的代码有下面几行（协调组播相关的代码）

#include "aps_groups.h"//使用加入组函数aps_AddGroup()函数，需要包含头文件。

aps_Group_t GenericApp_Group;//定义一个组



  GenericApp_Group.ID=0x0001; //初始化组号

  GenericApp_Group.name[0]=6; //组名的长度

  osal_memcpy(&(GenericApp_Group.name[1]),"Group1",6);//组名的写入



void GenericApp_SendTheMessage(void)

{

 unsigned char* theMessageData ="Coordinator send!";

 afAddrType_t my_DstAddr;

  my_DstAddr.addrMode=(afAddrMode_t)AddrGroup;//填的是组播

 my_DstAddr.endPoint=GENERICAPP_ENDPOINT;

  my_DstAddr.addr.shortAddr=GenericApp_Group.ID;//网络地址填的是组ID 

 AF_DataRequest(&my_DstAddr,&GenericApp_epDesc,GENERICAPP_CLUSTERID,\

   osal_strlen(theMessageData)+1,theMessageData,\

     &GenericApp_TransID,AF_DISCV_ROUTE,AF_DEFAULT_RADIUS);

}

4、终端节点编程（终端节点流程：开始-》初始化-》加入网络-》收到协调器发送的数据-》将LED状态取反-》向协调器发送数据  此处的代码在Enddevice.c添加代码,代码如下：


//Enddevice.c
#include "OSAL.h"
#include "AF.h"
#include "ZDApp.h"
#include "ZDObject.h"
#include "ZDProfile.h"
#include <string.h>
#include "Coordinator.h"
#include "DebugTrace.h"
#if !defined(WIN32)
#include "OnBoard.h"
#endif
#include "hal_lcd.h"
#include "hal_led.h"
#include "hal_key.h"
#include "hal_uart.h"
#include "Sensor.h"

#include "aps_groups.h"//使用aps_AddGroup()函数，需要包含这个头文件

#define SEND_DATA_EVENT 0x01  //发送事件id
const cId_t GenericApp_ClusterList[GENERICAPP_MAX_CLUSTERS]=
{
 GENERICAPP_CLUSTERID
};
//初始化端口描述符
const SimpleDescriptionFormat_t GenericApp_SimpleDesc=
{
  GENERICAPP_ENDPOINT,
  GENERICAPP_PROFID,
  GENERICAPP_DEVICEID,
  GENERICAPP_DEVICE_VERSION,
  GENERICAPP_FLAGS,
  0,
  (cId_t*)NULL,
  GENERICAPP_MAX_CLUSTERS,
  (cId_t*)GenericApp_ClusterList  
};

endPointDesc_t GenericApp_epDesc;//节点描述符
byte GenericApp_TaskID;          //任务优先级
byte GenericApp_TransID;         //数据发送序列号
devStates_t GenericApp_NwkState;//保存节点状态

aps_Group_t GenericApp_Group;//定义一个组的变量

void GenericApp_MessageMSGCB(afIncomingMSGPacket_t* pckt);//消息处理函数的声明
void GenericApp_SendTheMessage(void); //数据发送函数的声明
//任务初始化函数
void GenericApp_Init(byte task_id)
{
  GenericApp_TaskID     = task_id;//初始化任务优先级
  GenericApp_NwkState   =DEV_INIT; //初始化为DEV_INIT,表节点没有连接到ZigBee网络
  GenericApp_TransID    =0;        //发送数据包的序列号初始化为0
  //对节点描述符进行初始化
  GenericApp_epDesc.endPoint=GENERICAPP_ENDPOINT;
  GenericApp_epDesc.task_id =&GenericApp_TaskID;
  GenericApp_epDesc.simpleDesc=(SimpleDescriptionFormat_t*)&GenericApp_SimpleDesc;
  GenericApp_epDesc.latencyReq=noLatencyReqs;
  //afRegister()函数将节点描述符进行注册，注册后才可以使用OSAL提供的系统服务
  afRegister(&GenericApp_epDesc);
  
  GenericApp_Group.ID=0x0001;   //组号初始化
  GenericApp_Group.name[0]=6;
  osal_memcpy(&(GenericApp_Group.name[1]),"Group1",6);  //组名  
}

//消息处理函数
UINT16 GenericApp_ProcessEvent(byte task_id,UINT16 events)
{
  afIncomingMSGPacket_t* MSGpkt;
  if(events&SYS_EVENT_MSG)
  {
    MSGpkt=(afIncomingMSGPacket_t*)osal_msg_receive(GenericApp_TaskID);    
    while(MSGpkt)
    {
      switch(MSGpkt->hdr.event)
      {
      case  AF_INCOMING_MSG_CMD:
        GenericApp_MessageMSGCB(MSGpkt);
        break;
    case ZDO_STATE_CHANGE:   //加入网络后，加入族中
      GenericApp_NwkState=(devStates_t)(MSGpkt->hdr.status);//读取节点的设备类型
   //   if(GenericApp_NwkState==DEV_END_DEVICE)
      if(GenericApp_NwkState==DEV_ROUTER)
      {
        aps_AddGroup(GENERICAPP_ENDPOINT,&GenericApp_Group); //加入组中
        //当中断节点加入网络后使用osal_set_envent()函数设置SEND_DATA_EVENT事件，当事件发生时，执行事件处理函数
      //  osal_set_event(GenericApp_TaskID,SEND_DATA_EVENT);//??????????????????????????
        //GenericApp_SendTheMessage(); //终端节点类型，执行无线数据发送
      }
      break;
    default:
      break;
      }
    osal_msg_deallocate((uint8*)MSGpkt);
    MSGpkt=(afIncomingMSGPacket_t*)osal_msg_receive(GenericApp_TaskID);
    }
    return (events^SYS_EVENT_MSG);
  }
  return 0;
}

void GenericApp_MessageMSGCB(afIncomingMSGPacket_t *pkt)
{
 char* recvbuf;
 switch(pkt->clusterId)
 {
 case GENERICAPP_CLUSTERID:
    HalLedBlink(HAL_LED_1,0,50,500);    //LED2 闪烁 
   osal_memcpy(recvbuf,pkt->cmd.Data,osal_strlen("Coordinator send!")+1);
   if(osal_memcmp(recvbuf,"Coordinator send!",osal_strlen("Coordinator send!")+1))
   {
    HalLedBlink(HAL_LED_2,0,50,500);    //LED2 闪烁 
    GenericApp_SendTheMessage(); 
   }
   else
   {
     //other
     ;
   }
   break;
 }
}

void GenericApp_SendTheMessage(void)
{
  unsigned char *theMessageData="Router received!";//存放发送数据
  
  afAddrType_t my_DstAddr;    
  my_DstAddr.addrMode=(afAddrMode_t)Addr16Bit;//数据发送模式：可选 单播、广播、多播方式  这里选Addr16Bit表单播
  my_DstAddr.endPoint=GENERICAPP_ENDPOINT;   //初始化端口函
  my_DstAddr.addr.shortAddr=0x0000;  //标志目的地址节点的网络地址  这里是协调器的地址  
  //下面是数据发送                          
 AF_DataRequest(&my_DstAddr,&GenericApp_epDesc,GENERICAPP_CLUSTERID,\
 osal_strlen(theMessageData)+1,theMessageData,&GenericApp_TransID,AF_DISCV_ROUTE,AF_DEFAULT_RADIUS);
// HalLedSet(HAL_LED_2,HAL_LED_MODE_TOGGLE);
}


添加的或修改的代码有下面几行（协调组播相关的代码）

#include "aps_groups.h"//使用aps_AddGroup()函数，需要包含这个头文件



aps_Group_t GenericApp_Group;//定义一个组的变量


  GenericApp_Group.ID=0x0001;   //组号初始化

  GenericApp_Group.name[0]=6;

  osal_memcpy(&(GenericApp_Group.name[1]),"Group1",6);  //组名



    case ZDO_STATE_CHANGE:   //加入网络后，加入族中

      GenericApp_NwkState=(devStates_t)(MSGpkt->hdr.status);//读取节点的设备类型

   //   if(GenericApp_NwkState==DEV_END_DEVICE)

      if(GenericApp_NwkState==DEV_ROUTER)

      {

        aps_AddGroup(GENERICAPP_ENDPOINT,&GenericApp_Group); //加入组中

      }

      break;



void GenericApp_SendTheMessage(void)

{

  unsigned char *theMessageData="Router received!";//存放发送数据

  

  afAddrType_t my_DstAddr;    

  my_DstAddr.addrMode=(afAddrMode_t)Addr16Bit;//数据发送模式：可选 单播、广播、多播方式  这里选Addr16Bit表单播

  my_DstAddr.endPoint=GENERICAPP_ENDPOINT;   //初始化端口函

  my_DstAddr.addr.shortAddr=0x0000;  //标志目的地址节点的网络地址  这里是协调器的地址  

  //下面是数据发送                          

 AF_DataRequest(&my_DstAddr,&GenericApp_epDesc,GENERICAPP_CLUSTERID,\

 osal_strlen(theMessageData)+1,theMessageData,&GenericApp_TransID,AF_DISCV_ROUTE,AF_DEFAULT_RADIUS);

// HalLedSet(HAL_LED_2,HAL_LED_MODE_TOGGLE);

}

5、实验结果（下面是接受到"Router
 received!"和换行回车字符的十六进制表示的ASCII码值，只有两个板子不能观察到组播的结果的）

组播基本介绍

根据以上介绍 ， 我们写出组播接收程序！ 

应用背景

wifi board 连接上级路由器，而后通过pc网络调试助手向其发送组播数据 ！ 组播地址ip 定位： 224.0.1.100， 在上面的理论介绍中，该地址为：预留多播地址：在224.0.1.0～238.255.255.255之间，可用于全球范围（如Internet）或网络协议

int multicast_server_init(void)
{
	int err = -1;
	char buf[100]={0};

	struct sockaddr_in local_addr;              /*本地地址*/
	struct sockaddr_in peer_addr; 

	

	struct stConfig *config = config_list();

	ULOG_INFO("WIFI option : %s,%d\n",config->addr,config->port);



	multicast_server_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);     /*建立套接字*/
	if (multicast_server_fd == -1)
	{
		perror("socket()");
		return -1;
	}  

	/*初始化地址*/
	memset(&local_addr, 0, sizeof(local_addr));
	local_addr.sin_family = AF_INET;
	local_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
	//local_addr.sin_port = htons(MCAST_PORT);
	local_addr.sin_port = htons(config->port);
	
	/*设置回环许可*/
	int loop = 1;
	err = setsockopt(multicast_server_fd,IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_LOOP,&loop, sizeof(loop));
	if(err < 0)
	{
		perror("setsockopt():IP_MULTICAST_LOOP");
		close(multicast_server_fd);
		return -3;
	}
	
    bool bReuseaddr = true;
	err = setsockopt(multicast_server_fd,SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,&bReuseaddr, &bReuseaddr);
	if(err < 0)
	{
		perror("setsockopt():SOL_REUSEADDR");
		close(multicast_server_fd);
		return -3;
	}

	/*绑定socket*/
	err = bind(multicast_server_fd,(struct sockaddr*)&local_addr, sizeof(local_addr)) ;
	if(err < 0)
	{
		perror("bind()");
		close(multicast_server_fd);
		return -2;
	}
	
	struct ip_mreq mreq;                                    /*加入多播组*/
	//mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(MCAST_ADDR); /*多播地址*/
	mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(config->addr); /*多播地址*/
	mreq.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /*网络接口为默认*/

membership:
    memset(buf,0x0,100);
    //通过wlan0-1路由数据，允许所有组播数据
	sprintf(buf,"route add -net 224.0.1.100 netmask 255.255.255.255 wlan0-1");
	system(buf);

	/*将本机加入多播组*/
	err = setsockopt(multicast_server_fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq, sizeof
			(mreq));
	if (err < 0)
	{
		perror("setsockopt():IP_ADD_MEMBERSHIP");
		//return -4;
		sleep(2);
		goto membership;
	}

	return 0;
}

但该程序运行后，并不能友好的接收数据；  而后加入/usr/sbin/igmpproxy /var/etc/igmpproxy.conf ， 路由组播接收数据稳定， 但是同时有两个客户端向其发送数据，则有一方不能正常通信， 通过重新初始化程序方能通信！

root@Leedarson:~# cat /etc/config/igmpproxy 
config igmpproxy
	option quickleave 1

config phyint wan
	option network wwan
	option direction upstream
	list altnet 192.168.1.0/24

config phyint lan
	option network lan
	option direction downstream


其中，upstream 、 downstream 在我的项目中对应wlan0-1(station mode), br-lan 接口！ 用于定向路由网络组播数据！