自考13597高级ZIGBEE技术考试大纲（2025年版）

湖南 省高 等教 育自 学考 试课 程考 试大 纲高级 ZIGBEE 技术 （课程代码：13597） 湖南省教育考试院组编 2025 年 6 月高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：高级 ZIGBEE 技术课程代码：13597

第一部分

课程性质与目标

一、课程性质与特点

高级 ZIGBEE 技术是高等教育自学考试物联网应用技术专业的选考课程。旨在培养学生深入掌握 ZIGBEE 无线通信技术的应用与开发。本课程侧重于无线通信协议的理解、ZIGBEE 网络的组建与优化、设备间的通信技术等方面的知识，具有较强的实践性与应用性。考生将通过学习该课程掌握 ZIGBEE 技术的核心概念、标准、 协议以及在物联网领域中的实际应用，能够为后续的物联网系统设计与开发打下坚实的基础。

二、课程目标与基本

要求通过本课程的学习，要求考生应具备从技术、应用与实践等维度，系统分析 ZIGBEE 技术在物联网系统中的应用与优化能力，能够运用无线通信协议的原理，科学评价 ZIGBEE 网络的性能，并针对网络设计、设备配置、协议优化等问题，提出有效的解决方案，以提升系统的通信效率与稳定性。基本要求：

1.了解 ZIGBEE 无线通信协议的基本概念；

2.掌握 ZIGBEE 技术应用与网络优化的方法；

3.能够基于所学方法对 ZIGBEE 网络进行全面分析，识别其潜在问题，并进行优化设计。

三、与本专业其他课程的关系高级

ZIGBEE 技术课程在本专业中属于物联网应用技术的进阶课程，深入研究 ZigBee 协议的高级应用与优化技术。该课程与《物联网概论》密切相关，后者为考生提供了物联网的基础框架，而高级 ZigBee 技术则专注于物联网中的无线通信技术， 尤其是低功耗设备的通信标准。通过本课程，考生将能够在物联网工程综合实践（实践）中实现 ZigBee 技术的实际应用，提升物联网系统的设计与实现能力。

第二部分考核内容与考核目标

通过本章的学习，考生应掌握如何搭建开发环境，包括准备开发工具、安装开发工具包与仿真器、创建和配置工程、编译与连接程序、调试程序以及烧录程序的全过程。考生需要能够熟练操作相关开发工具，独立完成从环境搭建到程序烧录的各项任务，具备解决实际开发问题的能力。

1.配置工程的步骤与细节，确保开发环境与项目需求完全匹配。

2.调试程序时对各种错误的排查与解决，要求考生具备较强的分析与解决问题的能力。

（一）嵌入式开发环境搭建流程（重点）识记：仿真器的基本功能理解：开发工具安装顺序的逻辑关系应用：1.独立安装开发工具包及驱动

2.使用仿真器进行单步调试与断点设置（二）开发工具操作细节（次重点）识记：1.开发工具安装的硬件要求

2.常见编译错误类型（语法错误/链接错误）

理解：1.仿真器连接原理

2.烧录算法选择依据应用：1.使用烧录工具完成程序固化

2.通过调试工具观察变量实时变化（三）环境验证与问题处理（一般）识记：常见驱动安装故障现象理解：1.实践总结的撰写要点

2.根据故障现象诊断驱动兼容性问题通过本章的学习，考生需要掌握协议栈的基本概念和 ZigBee 网络中设备的工作原 理 ， 能够 使用 相关 函数 （ 如 osal_msg_receive() 、 osal_msg_deallocate() 、 osal_start_timerEx()、HalLedSet()、HalLedBlink(）等）来实现控制 LED 闪烁的功能。此外，考生还应具备编写协调器程序、修改现有程序文件并进行调试的能力。

1.理解协议栈的工作原理及其在 ZigBee 网络中的应用，尤其是如何利用不同函数来管理系统事件和用户事件。

2.协调器程序的编写和程序文件的修改，特别是如何正确使用系统提供的 AP

I来控制硬件

（如 LED）及处理异步事件。

3.理解 osal_msg_receive(）和 osal_msg_deallocate(）函数的作用，以及它们如何在系统中与消息传递机制协作。

（一）ZigBee 协议栈事件处理机制（重点）识记：1.系统事件与用户事件的定义及区别

2.osal_start_timerEx() 函数的参数含义理解：协议栈中事件传递的流程应用：1.在协议栈中创建自定义用户事件

2.使用 osal_start_timerEx() 实现定时事件触发

3.通过 HalLedSet() 和 HalLedBlink() 编写 LED 控制逻辑（二）协议栈工程开发流程（次重点）识记：1.ZigBee 协议栈工程的必备文件类型

2.编译错误与协议栈 API 的关联性理解：1.移除冗余文件对工程可靠性的影响

2.程序烧录后网络组建的验证标志应用：根据调试输出修正事件处理逻辑（三）程序分析与场景验证（一般）识记：实践拓展中两种运行场景的条件差异理解：1.无协调器时程序无法组网的根本原因

2.修改 HalLedBlink() 参数实现不同闪烁模式通过本章的学习本章，考生需掌握如何在 ZigBee 网络环境中通过事件驱动机制控制设备（如 LED 的闪烁），并能够编写协调器程序来处理这些任务。具体来说， 学生需要理解协议栈的基本工作原理及如何使用不同的 API 来进行事件的管理，控制硬件并处理异步事件。

本章的难点包括：

1.理解协议栈的工作原理及其在 ZigBee 网络中的应用，特别是如何使用函数（如osal_msg_receive()、osal_msg_deallocate()）进行消息的传递与处理。

2.编写协调器程序，修改程序文件并调试，尤其是在串口数据的处理和硬件控制方面。

3.掌握事件驱动机制，如何用系统函数（如 HalUARTOpen()、HalUARTRead()、osal_set_event(）等）在串口通讯中进行有效的数据接收与处理。

（一）串口通信事件驱动机制（重点）识记：1.HalUARTOpen() 的端口号参数配置规则

2.串口通信中”端口”的物理与逻辑概念

3.osal_set_event() 与 osal_start_timerEx() 的触发机制区别理解：1.事件驱动模型处理串口数据的流程

2.HalUARTRead() 非阻塞读取与回调函数的协同原理应用：在回调函数中使用 osal_set_event() 触发自定义事件（二）协议栈串口任务集成（次重点）识记：1.Coordinator.h 中串口事件 ID 的定义规范

2.串口调试工具的关键观察指标理解：1.Coordinator.c 中串口初始化与事件绑定的逻辑关系

2.实践拓展中新任务创建对系统内存的影响应用：1.实现自定义串口协议的数据帧解析

2.通过调试输出定位数据接收丢失问题（三）OSAL 工作机制与调试（次重点）识记：1.OSAL 事件处理函数的标准返回值类型

2.串口接收超时的典型故障现象

3.实践总结应包含的串口调试问题分类理解：1.OSAL_SampleApp.c 中事件分发优先级排序逻辑

2.创建新任务处理串口数据的优劣势对比

3.习题中流控机制的理论考察点应用：1.修改串口缓冲区大小优化大流量数据传输

2.完成实践拓展中的多任务串口处理方案通过本章的学习，考生需要掌握回调函数的概念和使用方法，了解如何利用回调函数来处理串口数据的接收与处理。考生还需掌握如何通过系统提供的函数（如 osal_memcmp()、osal_strlen()、osal_memset(）等）进行数据操作和比较，以及如何在 ZigBee 协议栈中配置和调试串口通讯。

1.理解回调函数的工作原理，特别是在串口数据接收过程中，如何通过回调机制实现异步处理。

2.掌握如何使用系统函数（如 osal_memcmp()、osal_strlen(）等）在数据处理中进行有效的内存操作和字符串处理。

3.理解串口回调函数与协议栈之间的交互方式，特别是在数据传输过程中的事件驱动和回调机制。

（一）回调函数机制实现串口通信（重点）识记：回调函数的定义与基本特征理解：1.回调函数与事件驱动处理串口数据的效率对比

2.串口回调触发时机应用：1.实现串口接收回调函数的完整注册流程

2.在回调中处理不定长数据并添加帧校验（二）协议栈内存管理与数据校验（次重点）识记：1.串口数据帧的典型结构

2.ZStack 协议栈中默认串口配置文件名理解：1.回调函数中直接处理数据 vs 投递到事件队列的优劣

2.串口配置代码与应用层的关联应用：1.设计带校验和的数据解析逻辑

2.修改 ZStack 底层串口配置参数（三）底层代码分析与调试（次重点）识记：1.ZStack 串口配置文件的存放路径

2.回调函数中全局变量的使用风险理解：1.实践拓展中分析配置代码的要点

2.实践总结应包含的回调函数调试方法应用：1.通过寄存器查看工具验证串口配置生效情况

2.添加调试日志追踪回调函数触发频率

3.完成习题中的校验码计算编程题通过本章的学习，考生应掌握如何利用计算机控制终端节点上的 LED，并理解数据包、消息、数据通信方式、设备地址等基础知识。在编程实践中，考生能够编写协调器和终端节点的程序文件，并通过实际操作掌握程序编译、下载、运行及调试过程。

1.如何理解和实现数据通信的三种方式（如单播、广播、组播）。

2.编写协调器与终端节点程序时对设备地址和数据包结构的处理。

3.熟悉和使用 AF_DataRequest(）函数进行数据请求的过程与调试。

（一）ZigBee 网络通信核心机制（重点）识记：1.三种数据通信方式的特征

2.ZigBee 设备的两种地址类型理解：1.数据包（Packet）与消息（Message）在协议栈中的转换过程

2.协调器转发计算机指令到终端节点的路由原理应用：1.解析接收数据包中的 LED 控制参数

2.设计单播指令控制指定终端节点的 LED（二）双端程序开发与通信调试（次重点）识记：1.协调器程序文件的关键组件

2.终端节点程序文件的关键组件理解：1.协调器串口指令到无线数据包的转换逻辑

2.终端节点接收数据后的状态机处理流程应用：1.编写协调器解析串口指令并组包发送的代码

2.通过抓包工具分析 ZigBee 通信数据格式（三）底层配置与网络分析（一般）识记：1.LED 硬件配置文件的存储路径

2.网络地址发现命令理解：1.修改 LED 引脚配置对电路的影响

2.终端节点低功耗特性对通信稳定性的影响

项目六分组传输数据

通过本章的学习，考生应掌握分组传输数据的基本原理与实现方法，特别是如何使用组播通信进行数据传输。在学习过程中，考生应理解信道、PAN ID 等关键概念，并能够应用相关函数和方法实现组播通信。此外，考生还应能够独立完成节点程序的编写，正确设置 PAN ID 和信道，并能够通过编译、下载、运行程序进行调试。

1.理解并应用组播通信的相关函数，确保数据在组播模式下正确传输。

2.配置和管理 PAN ID 和信道，保证节点间的正确通信。

3.在实际操作中，调试程序并优化传输过程，处理可能出现的信号干扰或数据丢失问题。

（一）组播通信核心机制（重点）识记：1.组播通信的三要素

2.PAN ID 的概念及其在网络隔离中的作用理解：1.信道选择对网络抗干扰性的影响

2.组播与广播的效率差异应用：1.使用 aps_AddGroup(）创建自定义组播组

2.通过 AF_DataRequest(）发送组播数据包（二）网络参数配置与组播编程（次重点）识记：1.ZigBee 信道号与频率的对应关系

2.组播消息处理函数 SampleApp_ProcessEvent(）的事件类型理解：1.固定 PAN ID vs 随机 PAN ID 的应用场景

2.组播数据包在协议栈中的路由路径应用：1.为不同节点组分配独立的组播 ID（三）网络优化与故障排查（一般）识记：1.网络扫描工具的使用方法

2.组播通信的典型故障现象理解：1.实践总结中的网络负载均衡策略

2.RSSI 值与信道质量的关系

3.组播 ID 冲突导致的串扰原理

项目七用

NV 存储器保存数据通过本章的学习，考生应掌握如何使用 NV 存储器保存数据，理解 NV 存储器的基本概念及其应用方法。考生将学会使用 osal_nv_item_init()、osal_nv_read(）和 osal_nv_write(）等函数进行数据存储、读取和写入操作。同时，考生应能够编写协调器程序文件，实现数据的持久化存储，并通过实际调试确保程序的正确性。

1.如何定义用户条目并正确初始化 NV 存储器，确保数据的有效存储。

2.熟练使用 osal_nv_read(）和 osal_nv_write(）函数，在实际开发中进行数据读写操作。

3.在实践拓展部分，如何读取节点的 MAC 地址并利用 NV 存储器进行持久化保存。

（一）NV 存储器操作核心机制（重点）识记：NV 存储器的物理特性理解：1.用户条目（Item）与 NV 存储分区的映射关系

2.跨页写入时的自动分块处理机制应用：定义并初始化自定义用户条目（二）用户条目设计与数据管理（次重点）识记：1.用户条目 ID 的分配规则

2.MAC 地址在 NV 中的默认存储条目理解：条目初始化失败的处理策略应用：1.设计包含时间戳的数据存储结构体

2.实现带版本号的配置数据迁移方案（三）存储安全与系统集成（一般）识记：1.NV 存储加密的使能配置项

2.习题中擦写寿命计算题的关键参数理解：1.实践总结应包含的写操作优化策略

2.掉电保护电容对写完整性的影响

项目八显示节点的地址

通过本章的学习，考生应掌握如何在节点上显示地址，理解协议栈中地址的分配机制，并能够通过相关函数获取节点的地址。考生将学会编写节点程序文件、数值转换程序文件，并能够新建用户组，成功编译、下载并运行程序。此外，考生还将能够根据需求绘制网络拓扑图，进一步加深对节点地址及其应用的理解。

1.理解协议栈中地址的分配机制，并通过相应函数获取和显示节点地址。

2.编写数值转换程序文件，确保地址信息能够正确显示和处理。

3.在实践拓展部分，如何绘制清晰的网络拓扑图，以展示节点间的地址关系和网络结构。

（一）ZigBee 地址体系与获取机制（重点）识记：1.两种地址类型：64 位 IEEE 地址（MAC）与 16 位网络地址（短地址）

2.协调器固定网络地址：0x0000理解：1.地址分配机制：随机分配 vs 父节点分配

2.网络地址重组场景应用：通过串口/LCD 实时显示本机及邻居节点地址（二）地址显示与系统集成（次重点）识记：1.用户自定义组（User 组）的创建流程

2.网络地址的有效范围理解：1.地址显示模块与协议栈的耦合度控制

2.子节点地址继承父节点地址段的规律应用：1.在 User 组中实现地址转换工具函数

2.设计多级地址显示系统（三）网络拓扑发现与调试（一般）识记：网络拓扑图的基本元素理解：1.RSSI 值在拓扑图中的可视化意义

2.地址显示功能对网络诊断的价值

项目九制作防盗监测器

通过本章的学习，考生需掌握热释电红外传感器的工作原理和应用，以及如何在协议栈中添加传感器驱动程序。考生应能够编写并调试传感器驱动程序、协调器程序和终端节点程序，最终成功构建一个简单的防盗监测器系统。

1.热释电红外传感器的信号处理与数据传输。

2.协议栈中的驱动程序集成与通信机制。

3.编程和调试协调器与终端节点程序的复杂性。

（一）传感器集成与报警协议栈开发（重点）识记：1.热释电红外传感器（PIR）的工作原理

2.传感器驱动文件的标准结构理解：1.传感器信号抖动消除算法

2.协议栈中添加新外设驱动的集成流程应用：实现 PIR 传感器的 GPIO 驱动（二）多节点协同报警系统（次重点）识记：1.协调器报警转发协议

2.终端节点的休眠唤醒周期配置参数理解：传感器灵敏度调节的软件实现应用：配置终端节点深度休眠模式（三）系统优化与安全策略（一般）识记：1.PIR 传感器的探测角度/距离参数

2.防盗系统的布防/撤防命令格式理解：1.环境温度对 PIR 灵敏度的影响补偿

2.加密传输在报警系统中的必要性

项目十制作光照信息采集器

通过本章的学习，考生将掌握光敏电阻的基本原理和应用，以及如何利用 ZStack 中的 ADC 函数进行数据采集。考生应能够编写光照信息采集节点程序，并通过编译与调试，将程序成功运行在目标设备上。

1.光敏电阻的信号采集与处理。

2.ZStack 中的 ADC 函数使用及其调试。

3.节点程序的编写与调试过程。

（一）光照采集与 ADC 核心机制（重点）识记：1.光敏电阻的阻值-光照特性曲线

2.ADC 相关函数：HalAdcRead()、HalAdcSetReference()

3.ADC 配置三要素：通道号（Channel)、分辨率（Resolution)、参考电压（RefVoltage)

理解：1.分压电路设计原理

2.ADC 原始值转换为光照强度的计算公式应用：1.配置 ADC 通道读取光敏电阻电压值

2.设计定时自动采集任务（二）数据采集系统实现（次重点）识记：1.ADC 参考电压选项

2.光照数据包的传输格式理解：1.软件滤波算法（移动平均/中值滤波）在光照采集中的应用

2.不同环境下的校准方法应用：添加光照突变检测（三）系统优化与节能策略（一般）识记：1.CC2530 ADC 分辨率范围

2.光敏电阻的关键参数理解：1.分辨率选择对功耗的影响

2.部署密度与数据精度的平衡

项目十一制作温湿度采集器

通过本章的学习，考生需掌握 DHT11 温湿度传感器的工作原理及其访问操作， 能够搭建控制电路并编写驱动程序。考生应具备编写节点程序并进行调试、编译、 下载运行的能力，最终成功实现温湿度数据采集。

1.DHT11 传感器的数据采集与访问操作。

2.控制电路的搭建与调试。

3.驱动程序的编写与调试，确保数据的准确性和实时性。

（一）DHT11 驱动与单总线协议（重点）识记：1.DHT11 的电气特性

2.DHT11 数据帧结构理解：1.单总线通信协议时序

2.校验和验证机制

应用：实现 DHT11 的完整驱动（二）节点集成与低功耗采集（次重点）识记：1.DHT11 的典型响应时间

2.上拉电阻的阻值要求

3.温湿度数据包的传输格式理解：1.驱动代码与协议栈的集成方式

2.采集频率与电池寿命的平衡关系应用：1.设计定时唤醒采集任务

2.实现温湿度越限报警功能（三）系统优化与校准（一般）识记：1.DHT11 的精度参数

2.热惯性对测量值的影响理解：1.安装位置对测量准确性的影响

2.多点校准的温度补偿方法

第三部分

有关说明与实施要求

一、考核的能力层次表述

本大纲在考核目标中，按照“识记”“理解”“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上， 其含义是：识记：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。

理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。

应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。

二、教材

指定教材：《ZigBee 网络组建技术》，李文华，电子工业出版社，2017 年版

三、

自学方法指导

1．在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。

2．阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。

3．在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。

4．完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。

四、对社会助学的要求

1．应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。

2．应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。

3．辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。

4．辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。

5．辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。

6．注意对考生能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。

7．要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。

8．助学学时：本课程共 4 学分，建议总课时 72 学时，其中助学课时分配如下：

项次项目名称学时

项目六分组传输数据项目七用

NV 存储器保存数据项目八显示节点的地址项目九制作防盗监测器项目十制作光照信息采集器项目十一制作温湿度采集器合计

五、关于命题考试的若干规定

1．本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章，适当突出重点。

2．试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为 30 %、“理解”为40%、“应用”为 30 %。

3．试题难易程度应合理：容易、中等、难比例为 3：4：3。

4．每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占 60%，次重点占 30%，一般占 10%。

5．试题类型一般分为：单项选择题、填空题、名词解释题、简答题、应用题。

6．考试采用闭卷笔试，考试时间 150 分钟，采用百分制评分，60 分合格。

六、题型示例（样题）

一、单项选择题

（本大题共 15 小题，每小题 2 分，共 30 分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”上的相应字母涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。

1．在 ZIGBEE 协议栈中，osal_start_timerEx(）函数的主要作用是A．分配消息内存 B．启动定时事件C．初始化 NV 存储器 D．配置 GPIO 引脚

二、填空题

（本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分）

16．用 NV 存储器保存数据前，必须调用______函数初始化条目。

三、名词解释题

（本大题共 5 小题，每小题 3 分，共 15 分）

26．PAN ID

四、简答题

（本大题共 5 小题，每小题 5 分，共 25 分）

31．简述事件驱动与回调函数处理串口数据的适用场景差异。

五、

应用题（本大题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分）

36．使用串口指令控制 ZigBee 终端节点，实现根据光照传感器读数自动调节 LED亮度（需调用 ADC 采集函数与 PWM 调光函数）。