无线传感器网络实验指导书 - 图文

无线传感器网络 iot@hftc

无线传感器网络实验指导书

合肥师范学院计算机学院物联网工程系

2014年10月

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目 录

实验一

实验二

实验三

实验四

基础实验 ................................... 3 串口数据通信实验 ........................... 32 点到点无线通信实验 ..................... 40 ZigBee星型组网实验 ................................. 47

CC2530 I/O CC2530 CC2530 无线传感器网络 iot@hftc

实验一 CC2530 I/O基础实验

本实验主要目的是学会使用CC2530的通用IO口及其编译软件环境IAR的使用，达到初步了解使用CC2530无线单片机定时器的目的。

1、实验要求

(1) 熟悉CC2530无线单片机功能、管脚、调试环境IAR软件的基本功能和初

步使用；

(2) 进行CC2530无线单片机的通用IO口的配置、使用及实验；

(3) 完成CC2530通用I/O口的原理性操作控制，完成必要的实验环节，分析

总结实验。

2、实验目的

(1) 熟悉IAR编译软件界面的基本功能；

(2) 掌握在IAR软件中利用C语言配置CC2530 IO口的方法； (3) 掌握自己修改并调试IO口配置的方法；

3、预备知识

3.1 IAR开发环境基本功能及工程建立

IAR Embedded Workbench（以下简称为IAR）嵌入式系统应用程序的开发工具，支持汇编、C和C++语言。它提供完整的集成开发环境，包括工程管理器、编辑器、编译链接工具和C-SPY调试器。 IAR Systems以其高度优化的编译器而闻名。每个C/C++编译器不仅包含一般全局性的优化，也包含针对特定芯片的低级优化，以充分利用所选芯片的所有特性，确保较小的代码尺寸。能够支持由不同的芯片制造商生产，且种类繁多的8位、16位或32位芯片。详细内容请参阅http://www.iar.com。

主要步骤：

①安装 IAR开发环境。

②启动 IAR，新建一个 IAR 工作区，或者打开一个IAR 工作区。 ③连接CC Debugger调试器和ZigBee模块、连接CC Debugger到计算机，安装驱动。

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④设置项目参数。 ⑤编译、下载程序。

⑥安装SmartRF Flash Programmer 软件。 ⑦使用 SmartRF Flash Programmer 软件。

(1) 安装IAR开发环境。

打开IAR软件所在电脑目录，点击程序安装图标，出现：

选择“Install IAR Embedded Workbench”项，点击安装IAR。

按照安装提示，依次“Next”、“Accept”，输入姓名“Name”、公司名称“Company”、序列号“License#”，贴入序列号密钥“License Key”。

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然后按照安装提示，依次“Next”，选择安装目录等，最后安装完成。安

装完毕会有桌面图标Systems”程序项。

，或者在“开始”—“程序”菜单中出现 “IAR

(1) 启动 IAR，新建一个 IAR 工作区，或者打开一个IAR 工作区。 新建一个 IAR 工作区：

点击IAR桌面图标，或者“开始”—“程序”菜单中选择“IAR Systems”下的“IAR Embedded WorkBench”，打开IAR软件开发环境。

打开IAR软件

新建一个IAR工作区。点击菜单“Project”下的“Creat New Project”，弹出对话框如图所示。

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7:6 PRIP0[1:000 ] R/W P2.4到P2.0的I/O方向 0：输入 1：输出 P0INP (0x8F) – 端口 0 输入模式

5 - 0 R0 4:0 DIRP2_[4:0 R/W 0000 0] 端口0外设优先级控制。当当PERCFG分配给一些外设到相同 引脚的时候，这些位将确定优先级。 详细优先级列表： 00： 第1优先级：USART 0 第2优先级：USART 1 第3优先级：定时器1 01： 第1优先级：USART 1 第2优先级：USART 0 第3优先级：定时器1 10： 第1优先级：定时器1通道0-1 第2优先级：USART 1 第3优先级：USART 0 第4优先级：定时器1通道2 –3 不使用

P1INP (0xF6) – 端口 1 输入模式

P2INP (0xF7) – 端口 2 输入模式

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P0IFG (0x89)–端口0 中断状态标志

P1IFG (0x8A)–端口1 中断状态标志

P2IFG (0x8B)–端口2 中断状态标志

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PICTL (0x8C)–端口中断控制

P0IEN (0xAB) –端口0 中断屏蔽

P1IEN (0x8D)–端口1 中断屏蔽

P2IEN (0xAC) –端口2 中断屏蔽

PMUX (0xAE) –掉电信号Mux

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图 ZigBee通信模块上CC2530无线单片机管脚

外部设备I/O:

数字I/O引脚可以配置为外部设备I/O。通常选择数字I/O引脚上的外部

设备I/O功能，需要将对应的寄存器位PxSEL置1。注意，该外部设备具有两个可以选择的位置对应它们的I/O引脚。

SFR寄存器位PERCFG，U0CFG选择计数器上I/O的位置，确定是位置1或者位置2个口将设置为模拟模式。

未使用的引脚应当定义电平，而不能悬空。一种方法是：该引脚不连接任何元器件，将其配置为具有上拉电阻器的通用输入口。这也是所有的引脚在复位期间的状态。这些引脚也可以配置为通用输出口。为了避免额外的能耗，无论引脚配置为输入口还是输出口，都不可以直接与VDD或者GND连接。

4、硬件原理图

下图是本系统的节点模块，其中通信模块是有CC2530无线单片机构成的ZigBee模块。

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CCDebug编程口CC2530

图 节点及ZigBee通信模块

下图是CC2530无线单片机的原理图。

图 ZigBee模块原理图

模块上直接配置了编程口；有两个按键和两个发光二极管。

图 ZigBee模块上两个LED灯的连接

两个发光二极管分别接到CC2530芯片的P10和P11端口，由端口输出的电平控制是否点亮，如图所示，当对应端口输出低电平时LED亮，相反不亮。

ZigBee模块上配置了两个按键，复位Reset按键和普通按键，分别连接到CC2530单片机的20脚复位端口“RESET_N”和第36脚“P20”端口。如原理图

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机的入门实验，通过学习，对单片机有个基本了解，便于今后更复杂单片机程序的开发。 思考：

（1） 如何打开其它工作区文件？ （2） 如何改变灯闪烁的时间间隔？ （3） 如何改变几个灯闪烁的次序？

（4） 如何改进按键抖动的影响，及改变控制的对象？

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实验二 CC2530 串口数据通信实验

本实验主要目的是学会使用CC2530的通用IO口及其编译软件环境IAR的基本使用方法，达到初步了解使用CC2530无线单片机的目的。

1、实验要求

(1) 熟悉CC2530无线单片机的串口通信功能、管脚； (2) 进行CC2530无线单片机的串口配置方法； (3) 完成CC2530串口通信实验，分析总结实验。

2、实验目的

(1) 学习使用CC2530单片机中断方式实现串口通信； (2) 学习如何设置串口的波特率；

(3) 掌握如何使用串口收发数据，掌握自己修改并调试串口通信的方法；

3、预备知识

3.1 CC2530数字输入/输出引脚

CC2530有21 个数字输入/输出引脚，可以配置为通用数字I/O 或外设I/O 信号，配置为连接到ADC、定时器或USART外设。这些I/O 口的用途可以通过一系列寄存器配置，由用户软件加以实现。21 个I/O 引脚都可以用作于外部中断源输入口。因此如果需要外部设备可以产生中断。外部中断功能也可以从睡眠模式唤醒设备。详细信息参考“实验一”中“预备知识”的“3.2 CC2530通用 I/O口介绍”。

I/O 端口具备如下重要特性： ? 21 个数字I/O 引脚

? 可以配置为通用I/O 或外部设备I/O ? 输入口具备上拉或下拉能力 ? 具有外部中断能力。

3.2 数字I/O 引脚配置为外设I/O

USART0和USART1是串行通信接口，它们能够分别运行于异步UART模式或

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者同步SPI 模式。两个USART具有同样的功能，可以设置在单独的I/O 引脚。

对于USART 和定时器I/O，在一个数字I/O 引脚上选择外设I/O 功能，需要设置对应的PxSEL 位为1。

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注意，该外部单元具有两个可以选择的位置对应它们的I/O 引脚，参见表。

外设/功能 ADCP0 7 A7P1 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 4 3 P2 2 1 0 T6 5 4 3 Alt. 2 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 C SS 1 1 2 0 1 USART0 SPI C SS MO MI M0 MI USART0 UART Alt. 2 USART1 SPI Alt. 2 USART1 UART Alt. 2 TIMER 1 RT CT TX RX SS 1 TX RX RT CT SS 0 0 MI M0 C 4 3 2 MI M0 C RX TX RT CT 0 RX TX RT CT 1 0 1 Alt. 2 3 TIMER 3 4 Alt. 2 TIMER 4 Alt. 2 32-kHz XOSC DEBUG 0 Q1 Q2 DC DD

如果有关于I/O 映射的冲突设置，可以在这些之间设置优先级（使用P2SEL.PRIxP1 和P2DIR.PRIP0 位）。所有不会导致冲突的组合都可以使用。

注意即使没有使用，外设一般也会出现在选定的位置，使用引脚的其他外设必须给予较高的优先级。例外情况是流量控制禁用时UART 模式下USART 的RTS 和CTS 引脚， 以及SPI 主模式下USART 配置的SSN 引脚。

还要注意不管PxINP 的设置，有输入引脚的外设单元是从引脚接收输入，这可能会影响外设单元的状态。例如如果RX 引脚在用作一个UART 引脚之前，可能已经有活动， UART 在使用之前必须被清除。

实验相关寄存器: P1，P1DIR，CLKCONCMD，SLEEPCMD，PERCFG，U0CSR，U0GCR，U0BAUD，IEN0等。寄存器配置请看前面实验内容。

系统初始化时，以查询的方式向串口发送默认的出厂信息，接下来，串口等

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待接收数据，串口接收以中断方式接收串口输入的数据，接收到串口上的数据后将数据发还给串口，此时可以在CITE-LAB软件上观察到串口输入的数据。 USART 0

SFR 寄存器位PERCFG.U0CFG 选择是否使用备用位置1 或备用位置2。 在上表中，USART 0 信号显示如下：

类型/信号 UART SPI

RX：RXDATA MI：MISO

TX：TXDATA MI：MISO

RT：RTS C：SCK

CT：CTS SS：SSN

UART：

● RX：RXDATA ● TX：TXDATA ● RT：RTS ● CT：CTS SPI：

● MI：MISO ● MI：MISO ● C：SCK ● SS：SSN

P2DIR.PRIP0 选择为端口0 指派一些外设的优先顺序。当设置为00 时，USART 0 优先。注意如果选择了UART 模式，且硬件流量控制禁用，UART 1 或定时器1 将优先使用端口P0.4 和P0.5。

P2SEL.PRI3P1 和P2SEL.PRI0P1 选择为端口1 指派一些外设的优先顺序。当它们两个都设置为0 时，USART0 优先。注意如果选择了UART 模式，且硬件流量控制禁用，定时器1 或定时器3 将优先使用端口P1.2 和P1.3。 USART 1

SFR 寄存器位PERCFG.U1CFG 选择是否使用备用位置1 或备用位置2。 在上表中，USART 1 信号显示如下： UART：

● RX：RXDATA

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5cia.html