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。Documentation Index
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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。- Silicon Labs Connect
- Zigbee / Thread
- 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(扩展星型模式)
Extended Star Mode(扩展星型模式)
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(直连模式)
Direct Mode(直连模式)
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(MAC 模式)
MAC Mode(MAC 模式)
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: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。
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。
RAIL vs. Connect 对 IEEE 802.15.4 的支持
- 使用 Connect 构建 802.15.4 应用
- 直接使用 RAIL 库
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)
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。