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Documentation Index

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Silicon Labs Connect Stack 是 Flex SDK 的核心组件,专为要求低功耗并使用简单网络拓扑的设备而设计。它运行在 RAIL(Radio Abstraction Interface Layer)之上,支持多种无线调制、频率和数据速率的组合,并通过插件化的”构建块”设计实现高效应用开发。开发者在 Simplicity Studio IDE 中即可按需选择功能组件,生成的应用可针对不同区域标准和 EFR32 器件进行重新编译,具有良好的可移植性。

Connect 与其他协议的对比

Connect 与 EmberZNet PRO(Zigbee)和 Silicon Labs Thread 的主要区别在于网络复杂度的取舍。
  • 适用于简单的星型、扩展星型或单跳拓扑
  • 针对低功耗终端节点优化
  • 提供 MAC 层安全(AES 加密/认证/重放保护)
  • 不提供全 Mesh 网络路由
  • 协议栈体积小,资源占用低
所有 EFR32FG 设备均支持 Proprietary(Connect 所属协议)。对于其他产品系列,请在设备 Datasheet 的 Ordering Information > Protocol Stack 中确认是否支持。在 Proprietary SDK v2.7.n 中,EFR32xG22 不支持 Connect。

操作模式与网络拓扑

Connect 支持三种不同的操作模式,在任何单个网络中只允许使用其中一种。应在设计早期谨慎选择,因为没有简单的升级路径。
Extended Star Mode 支持星型和扩展星型拓扑。网络层提供任意两个设备之间的数据消息路由,对应用层透明。这是一个集中式网络,加入需要 PAN Coordinator 的接受,短地址分配由 PAN Coordinator 处理。此模式不完全符合 IEEE 802.15.4 标准。支持的设备类型:
设备类型说明
Star Coordinator组建并管理星型或扩展星型网络,短地址为 0x0000
Star Range Extender位于 Coordinator 和 End Node 之间,用于延伸覆盖范围
Star Node加入 Coordinator 或 Range Extender
Direct Mode 下,Connect 仅在设备彼此可达的范围内提供连接,不是集中式拓扑。网络层仍然启用,但只提供端点功能,不提供路由——路由协议可在应用层实现。任何设备只需设置正确的 PAN 参数即可加入网络,协议栈不提供短地址分配,应用程序须自行避免地址重复。此模式不完全符合 IEEE 802.15.4 标准。
MAC Mode 是 Connect MAC 层的完全 IEEE 802.15.4 兼容设置,网络层不启用。MAC Mode 设备可与任何其他范围内的 802.15.4 设备收发标准消息。该 API 比 Direct Mode 更复杂,需要一定的 IEEE 802.15.4 标准知识。要实现完全符合标准,须确保无线电配置符合 IEEE 802.15.4。

协议栈结构

Connect Stack 的代码分为三个功能层:
1

PHY 层(物理层)

基于 IEEE 802.15.4-2011 标准。Connect PHY 高度可定制,支持多种调制和数据速率组合,与 RAIL 收发器交互,提供基本的 TX、RX 和无线电休眠功能。
2

MAC 层(媒体访问控制层)

基于 IEEE 802.15.4-2011 标准。提供 CSMA/CA(冲突避免)、消息重试与确认、安全功能(AES 加密、身份验证、重放攻击保护)。MAC 帧最大 PHY 有效负载为 127 字节。
3

Network 层(网络层)

基于 Proprietary 协议。在 Extended Star Mode 下提供完整路由支持;在 Direct Mode 下仅提供端点,不含路由。
在协议栈层之上,Connect Application Framework 提供了完整的工具与 API 基础设施,包括事件系统、动态内存分配、消息生成器/解析器和 HAL 等功能块。

RAIL vs. Connect 对 IEEE 802.15.4 的支持

Connect 已内置以下功能,开发者无需自行实现:
  • 设备关联入网过程
  • CSMA/CA 冲突避免机制
  • 安全性(身份验证、加密、重放攻击保护)
  • 帧组装(开发者只需提供消息有效负载)
若不使用 Connect,CSMA/CA、安全性和帧组装等功能需要开发者在 RAIL 之上自行实现。RAIL 库 IEEE 802.15.4 API 参考文档见 docs.silabs.com/rail/latest

典型应用场景

Connect 最适合以下场景:
  • 整栋建筑中的温湿度传感器网络,传感器定期将数据上报到 Coordinator(Sink),Range Extender 负责中继
  • 两个双向数据交换节点,替代通用电线连接
  • 多个 Direct Device 或 MAC Device 在同一范围内以单跳方式互相通信

深入了解 Connect

IEEE 802.15.4 使用指南

了解 Connect v3.x 中 IEEE 802.15.4 帧格式、MAC 过程与安全配置。

Connect Stack 架构

深入了解 Connect Stack v3.x 的软件架构、设备类型与跳频机制。

自定义应用程序

学习如何通过组件、回调和事件框架定制 Connect 应用程序。

Micrium OS (RTOS)

了解如何在 Micrium OS 内核上运行 Connect Stack,以及 vNCP 架构详解。

Bootloading 与 OTA

掌握 Gecko Bootloader 集成与 OTA 无线固件升级的完整流程。

节能策略

探索 Sleepy End Device、轮询间隔和低功耗模式配置方法。

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