实验报告
课程名称： 无线传感器网络原理与应用
实验一CC2530 LED灯闪烁实验
一、实验目的
熟悉鼎轩 WSN 实验平台使用的基本步骤，熟悉 IAR 开发环境，掌握 CC2530 芯片 LED 对应的 GPIO 引脚，并且熟练掌握 LED 的使用。
二、实验内容
1）安装 IAR 开发环境；
2）控制红灯、绿灯、蓝灯(蓝灯、黄灯、绿灯)交替闪烁。
三、实验环境
硬件：鼎轩 WSN 实验箱（汇聚网关、烧录线） ，PC 机；
软件：IAR 软件。
四、实验步骤
目前网关上有红、绿、蓝 3 个 LED 灯，还另有一个红色的 LED 工作指示灯，节点上有红、蓝、黄、绿 4 个 LED 灯，其中，红灯是工作指示灯，蓝灯和黄灯主要用于程序调试。 现在对 LED 灯的操作主要是点亮和关闭，下面是 CC2530 中 LED部分的原理图。LED 颜色, MCU 管脚,信号控制关系如下： 对于网关板：
对于节点板：
要想通过编程 P1，P2 引脚控制 LED 的亮灭，必须设置对应的引脚方向为输出，对应的暂存器为 P1DIR，P2DIR。
P2DIR ：D0~D4 设置 P2_0 到 到 P2_4 的方向D7 、D6 位作为端口 0 外设优先级的控制
1）打开鼎轩 WSN 实验箱，检查实验箱设备，确保实验箱设备完整、连接无误后，连接电源线，打开电源开关；
2）安装好 IAR 开发环境以及驱动程序，详细方法见说明资料；
3）用烧录线连接汇聚网关上的烧录接口与 PC 机 USB 接口，连接方法可参考 相应的说明资料；
4) 双击打开目录(/cc2530-simple-demo/LED_BLINK)下的工程图标 AUTO.eww 打开工程；
5) 点击 IAR 中的图标按钮 编译程序；
6）完成编译后若没有错误信息，将实验箱节点编程开关上汇聚网关开关拨上 去，点击调试并下载按钮 将程序下载到汇聚网关上； 7) 运行程序，可以观察到红灯和绿灯交替闪烁。 8) 修改程序代码，实现红、蓝、绿三个灯一起闪烁。
程序代码：
程序代码源文件为/cc2530-simple-demo/LED_BLINK/main.c, #include #define uchar unsigned char //定义控制灯的端口 #define RLED P1_2 //定义红灯为 P1_2 口控制 #define GLED P1_3 //定义绿灯为 P1_3 口控制 //Local Functions void Delay(uint); //延时函数 void Initial(void); //初始化 P1 口 /**************************** //延时 *****************************/ void Delay(uint n) { uint tt; for(tt = 0;tt *****************************/ void Initial(void) { P1DIR |= 0x0C; //P1_2、P1_3 定义为输出 RLED = 0; GLED = 1; } /*************************** //主函数 ***************************/ void main(void) { Initial(); //调用初始化函数 while(1) { GLED = !GLED; RLED = !RLED; Delay(50000); } } P1DIR |= 0x0C;该语句定义 P1 口的 P1.2 和 P1.3 方向为输出； RLED = 0;红灯初始化低电平，程序开始运行时熄灭； GLED = 1;绿灯初始化高电平，程序开始运行时点亮； GLED = !GLED;RLED = !RLED;这两个语句让 LED 状态翻转，即若当前 LED 点亮，则将它熄灭，若当前 LED 熄灭，则将它点亮。 实验总结 该实验完成了对 CC2530 芯片的 LED 进行控制， 实际上是对 CC2530 芯片的 GPIO的控制。掌握芯片 LED 控制之后，在复杂的程序中可以用 LED 作为一种很好的调试手段。 实验二：CC2530定时器实验 一、实验目的 了解并学会使用 CC2530 芯片的定时器。 二、实验内容 用定时器 1 和定时器 3 采用中断方式实现定时，分别控制红绿灯的状态翻转。 定时器 1 自由运行模式，8 分频；定时器 3 自由运行，128 分频。定时器 1 为16 位定时器，在自由运行模式下，从 0x0000 到 0xFFFF 反复计数；定时器 3 为 8位定时器，在自由运行模式下，从 0x00 到 0xFF 反复计数。当到达计时值时，定时器会产生中断，中断函数就是处理相应定时器产生的中断。 三、实验环境 硬件：鼎轩 WSN 实验箱（汇聚网关、烧录线） ，PC 机； 软件：IAR 软件。 四、实验步骤 CC2530 芯片包含四个定时器（Timer1、Timer2、Timer3、Timer4）和一个休 眠定时器（Sleep Timer） 。 Timer1 是 16 位的定时器，支持典型的定时/计数功能以及 PWM 功能，该定时 器共有三个捕捉/比较通道，每个通道使用一个单独的 I/O 引脚。Timer1 的时钟频率是由系统时钟分频得到，首先由寄存器中的 CLKON.TICKSPD 分频，系统时钟是32MHz的情况下， CLKON.TICKSPD可以将该时钟频率分频到32MHz （TICKSPD为 000） 、16MHz（TICKSPD 为 001） 、 8MHz （TICKSPD 为 010） 、 4MHz（TICKSPD为 011） 、 2MHz （TICKSPD 为 100） 、 1MHz （TICKSPD 为 101） 、 0.5MHz （TICKSPD为 110） 、 0.25MHz （TICKSPD 为 111） ； 分频后的时钟频率可以被 T1CTL.DIV 分频，分频数为 1、8、32、128。因此，在 32MHz 的系统频率下，Timer1 的最小时钟频率为 1953.125Hz，最大时钟频率为 32MHz。 Timer2 主要用于为 802.15.4 标准中的 CSMA/CA 算法提供定时。 该定时器即使在节点处于低功耗状态下仍然运行。 Timer3 和 Timer4 是两个 8 位的定时器，主要用于提供定时/计数功能。 Sleep Timer 主要将节点从超低功耗工作状态唤醒。 本实验用到定时器 1 和定时器 3，当定时器到达计数值时，产生一处中断，在中断处理函数里面进行相应处理。 与定时器 1 相关的控制寄存器有： T1CTL (0xE4)–定时器 1 的控制和状态 T1STAT (0xAF) –定时器 1 状态 1）打开鼎轩 WSN 实验箱，检查实验箱设备，确保实验箱设备完整、连接无误后，连接电源线，打开电源开关； 2）用烧录线连接汇聚网关上的烧录接口与 PC 机 USB 接口； 3）双击打开目录(/cc2530-simple-demo/T1T3_interrupt)下的工程图标T1T3_interrupt.eww 打开工程； 4）点击 IAR 中的图标按钮 编译程序； 5）完成编译后若没有错误信息，将实验箱节点编程开关上汇聚网关开关拨上去，点击调试并下载按钮 将程序下载到汇聚网关上； 6）实验现象为红绿灯的状态定时翻转。 7）修改实验代码，用定时器 4 实现红灯的状态定时翻转。 程序代码 程序员文件为/cc2530-simple-demo/T1T3_interrupt/T1T3_interrupt.c. /******************************** 初始化 LED 灯 *********************************/ void Init_Led(void) { P1DIR |= 0X0C; //P1_2,P1_3 定义为输出 RLED = 1; GLED = 1; //点亮红灯和绿灯 } /******************************** 初始化定时器 1 *********************************/ void InitT1() { T1CTL = 0x05; //8 分频，自由运行，从 0x0000 到 0xFFFF 反复// 计数 IEN1 |= 0X02; //开定时器 1 中断 } /******************************** 初始化定时器 3 *********************************/ void InitT3() { T3CTL = 0xF8; //128 分频，开溢出中断，启动定时器 IEN1 |= 0X08; //开定时器 3 中断 } /***************************************** ******************主函数****************** ******************************************/ void main(void) { Init_Led(); //初始化 LED 灯 InitT1(); //初始化定时器 1 InitT3(); //初始化定时器 3 EA = 1; //使能全局中断 } /****************************** 定时器 1 中断处理函数 *******************************/ #pragma vector=T1_VECTOR __interrupt void T1_IRQ(void) { EA = 0; if(T1STAT & 0x20) //判断是否是定时器 1 产生的中断 { if(++count >= 50) { count = 0; RLED = !RLED; //RLED 闪烁 } IRCON &= ~0x02; //清中断标志 } EA = 1; } /****************************** 定时器 3 中断处理函数 *******************************/ #pragma vector=T3_VECTOR __interrupt void T3_IRQ(void) { EA = 0; if(TIMIF & 0x01) //判断是否是定时器 3 产生的中断 { if(++count2>=1000) { count2=0; GLED = !GLED; //RLED 闪烁 } T3IF=0; //清中断标志 } EA = 1; } 实验总结 该实验完成了对 CC2530 芯片的定时器的使用，通过 LED 来表现定时器的工作过程。在这个实验中用的定时器的精度为毫秒。在这个实验中只使用了定时器 1 和定时器 3，我们可以在课后自己动手尝试使用其它的定时器。 实验三 CC2530继电器实验 一、实验目的 掌握 CC2530 芯片 GPIO 引脚的控制方式，并且掌握继电器的工作方式。 二、实验内容 利用 timer1 定时产生中断，在中断处理中翻转 P2.0 口的状态，实验继电器状态的翻转。 三、实验环境 硬件：鼎轩 WSN 实验箱（汇聚网关、继电器模块、烧录线） ，PC 机； 软件：IAR 软件。 四、实验步骤 继电器（英文名称：relay）是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的 变化达到规定要求时， 在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。 通常应用于自动化的控制电路中， 它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关” 。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 继电器分很多类型，本实验使用的是信号继电器，针对我们的试验箱，继电 器与 P2.0GPIO 口相接，P2.0 口的电平变化会是继电器“开关”发生变化。 实验步骤 1）打开鼎轩 WSN 实验箱，检查实验箱设备，确保实验箱设备完整、连接 无误后，连接电源线，打开电源开关； 2）用烧录线连接汇聚网关上的烧录接口与电脑 USB 接口； 3）打开 (\\CC2530_simple_demo\\cc2530-simple-demo\\Relay)下的工程图标 Relay.eww 打开工程； 4）点击 IAR 中的图标按钮 编译程序； 5）完成编译后若没有错误信息，将实验箱节点编程开关上汇聚网关开关拨 上去，点击调试并下载按钮 将程序下载到汇聚网关上； 6）点击运行程序，可以看到继电器及上面的灯每隔 5 秒变换一次。 程序代码 程序源文件路径为/cc2530-simple-demo/Relay/Relay.c 实验总结 该实验使同学们熟悉了继电器的工作方式与使用方法，为以后的综合实验打下了基础。 实验四:CC2530 串口收发数据实验 一、实验目的 熟悉并掌握 CC2530 芯片串口发送和接收数据的操作，为今后的综合实验打下基础。 二、实验内容 使串口将接收的数据再发送。 三、实验环境 硬件：鼎轩 WSN 实验箱（汇聚网关、烧录线、平行串口线） ，PC 机； 软件：IAR 软件，串口助手。 四、实验步骤 1）打开鼎轩 WSN 实验箱，检查实验箱设备，确保实验箱设备完整、连接无 误后，连接电源线，打开电源开关； 2）用烧录线连接汇聚网关上的烧录接口与电脑 USB 接口； 3）双击打开目录(/cc2530-simple-demo/ USART_send_receive)下的工程图标USART_SR.eww 打开工程； 4）点击 IAR 中的图标按钮编译程序； 5）完成编译后若没有错误信息，将实验箱节点编程开关上汇聚网关开关拨上去，点击调试并下载按钮 将程序下载到汇聚网关上； 6）用串口线连接汇聚网关上的数据输出口和 PC 机 USB 接口， 打开串口助手，正确选择串口号（视具体电脑而定） 、波特率（9600） ，其他配置如下图都不更改。 7）在串口助手上字符串输入框内，输入需要传输的内容，点击发送按钮，可 以看到字符串经串口传送给汇聚网关，然后又由串口打印输出，输出内容如下图： 8）修改实验代码，实现输入字符 1，红灯亮，输入字符 2，红灯灭。 实验总结 该实验完成串口的基本通讯。在串口通讯中一般有两种方式来接受数据，一种是查询法、一种是中断法。查询法就是要串口一致处于等待状态，看串口上是不是有数据，一旦数据接收完毕，就开始对接收的数据进行相应的操作。这个方法需要让程序一致等待串口，所以这种方法效率还是比较低的。中断法师运用串口的中断服务子程序来完成的，如果串口上有数据的话，那么会调用中断向量，中断向量把程序指针指到相应的中断服务服务程序上。在中断服务程序完成之后，程序只能还会跳转到中断之前的地址。这个方法的效率比较高，但是从稳定性上面讲，这种方法不如查询法。本实验用的是中断法。 实验五 CC2530 DMA 实验 一、实验目的 透过本实验的学习，使使用者熟悉 CC2530 芯片的 DMA 传输功能相关暂存 器的配置及 其使用方法。 二、实验内容 用CC2530 芯片内 DMA 控制器将一字符串从源位址转移到目标位址。 三、实验环境 硬件：鼎轩 WSN 实验箱（汇聚网关、烧录线、平行串口线） ，PC 机； 软件：IAR 软件，串口助手。 四、实验步骤 1. DMA 简介 直接存取访问（DMA）控制器可以用来减轻 8051CPU 内核传送数据操作的负担，从而实现在高效利用电源的条件下的高性能。只需要 CPU 极少的干预，DMA控制器就可以将数据从诸如 ADC 或 RF 收发器的外设单元传送到存储器。DMA控制器协调所有的 DMA 传送，确保 DMA 请求和 CPU 存储器访问之间按照优先等级协调、合理地进行。DMA 控制器含有若干可编程的 DMA 通道，用来实现存储器-存储器的数据传送。 DMA 控制器控制整个 XDATA 存储空间的数据传送。 由于大多数 SFR 寄存器映射到 DMA 存储器空间，这些灵活的 DMA 通道的操作能够以创新的方式减轻 CPU 的负担，例如，从存储器传送数据到 USART，或定期在ADC 和存储器之间传送数据样本，等等。使用 DMA 还可以保持 CPU 在低功耗模式下与外设单元之间传送数据，不需要唤醒，这就降低了整个系统的功耗。 DMA 控制器的主要功能如下： (1) 5 个独立的 DMA 通道； (2) 3 个可以配置的 DMA 通道优先级； (3) 32 个可以配置的传送触发事件； (4) 源地址和目标地址的独立控制； (5) 单独传送、数据块传送和重复传送模式； (6) 支持传输数据的长域域，设置可变传输长度； (7) 既可以工作在字模式，又可以工作在字节模式。 2.DMA 参数配置 DMA 控制器的配置需要由使用者软件来完成。在一个 DMA 通道可被使用之 前必须要 配置一些参数。DMA 控制器的 5 个通道的行为都与下列配置参数有 关： 3. 源地址 DMA 通道从该位址开始读取资料。该位址是 XDATA 存储器空间中的位址，可以具体 映射到下面几种存储器或暂存器： SRAM 存储器（映射位址：0x0000 ~ SRAM_SIZE-1） ，容量为 8KB 可选的 FLASH 存储器 BANK（映射位址， ：XBANK（0x8000 ~ 0xFFFF） ） ，容量为 32KB XREG（映射位址：0x6000 ~ 0x63FF） ，容量为 1KB 可被映射到 XDATA存 储器空间的 SFR（映射位址：0x7080 ~ 0x70FF） ，容量为 128Byte 4. 目标位址 DMA 通道从该位址开始写入资料。该位址是 XDATA 存储器空间中的位址， 可以具体 映射到下面几种存储器或暂存器： SRAM 存储器（映射位址：0x0000 ~ SRAM_SIZE-1） ，容量为 8KB 可选的 FLASH存储器BANK （映射位址： XBANK （0x8000~ 0xFFFF） ） ， 容量为32KB XREG（映射位址：0x6000 ~ 0x63FF） ，容量为 1KB，可被映射到 XDATA 存储器空间的 SFR（映射位址：0x7080 ~ 0x70FF） ，容量为 128Byte。 5. 字节传输或字传输 用于配置 DMA 通道所完成的传输是 8 位元（字节）还是 16 位元（字） 。 6. M8 该参数用于配置采用 7 位元长还是 8 位元长的字节来传输资料。此参数只适 用于字节传输。 7. 源位址和目标位址增量 当 DMA 通道进入工作状态或重新进入工作状态时， 源位址和目标位址被转送到内部位 址指针。该内部位址指标可以有下列 4 种增量： 增量为 0：每次传输之后该内部位址指标将保持不变。 增量为 1：每次传输之 后该内部位址指针将加 1。 增量为 2：每次传输之后该内部位址指针将加 2。 减量为 1：每次传输之后该内部位址指针将减 1。在位元组模式，1 个计数等于 1 个位元组；在字模式下，1 个计数等于 2 个位元组。 8. 传输长度 DMA 传输的字节数或字数。当到达该值时，DMA 控制器重新使 DMA 通道 进入工作状态或解除 DMA 通道的工作状态，并且可以产生中断请求。 可以看出，使用该参数后，每次 DMA 传输的字节数或字数就由该值决定，这 是一个固定长度。如果需要每次 DMA 传输的字节数或字数是可变的，需要用到 下面介绍的配置参数。 9. 可变长度（ （VLEN ） DMA 通道可以利用源资料中的第一个位元组或字 （对于字， 使用[12:0]位元）作为传输长度，这样就允许了可变长度传输。有 4 种可选的可变长度传输模式（为了便于描述，我们假设传输长度参数的值为 LEN，源资料中的第一个位元组/字所指示的传输长度为 S） ： 10. 传输模式 传输模式用于选择 DMA 通道传输资料的模式。共有四种传送模式： 实验步骤 1）打开鼎轩 WSN 实验箱，检查实验箱设备，确保实验箱设备完整、连接 无误后，连接电源线，打开电源开关； 2）用烧录线连接汇聚网关上的烧录接口与电脑 USB 接口； 3）双击打开目录(/cc2530-simple-demo/ DMA_Test )下的工程图标 dmatest.eww 打开工程； 4）点击 IAR 中的图标按钮编译程序； 5）完成编译后若没有错误信息，将实验箱节点编程开关上汇聚网关开关拨 上去，点击调试并下载按钮将程序下载到汇聚网关上； 6）用串口线连接汇聚网关上的数据输出口和 PC 机 USB 接口，打开串口助 手，正确选择串口号（视具体电脑而定） 、波特率（9600），其他配置如下图都不更改。打开串口，可以看到输出的结果，如下图： 7 ) 修改实验代码，使用串口接收事件作为触发源触发 DMA 传输。 程序代码 程 序 源 文 件 路 径 为 /cc2530-simple-demo/ DMA_Test/dmatest.c 实验总结 DMA 传输可以自启动，也可以由触发源启动，若要触发源启动，只需设置 dmaConfig.TRIG 为对应的触发事件号码就可以了，数据手册有详细的对照表。 实验六 CC2530 Flash读写实验 一、实验目的 掌握 CC2530 芯片 Flash 的读写操作，同时为后面的综合实验做准备。 二、实验内容 使用 DMA 写 Flash， 将源缓冲区的数据使用 DMA 写到 Flash 的地址 0x01000处，然后读取到目的缓冲区中，使用串口查看。 三、实验环境 硬件：鼎轩 WSN 实验箱（汇聚网关、烧录线、平行串口线） ，PC 机； 软件：IAR 软件，串口助手。 四、实验步骤 1）打开鼎轩 WSN 实验箱，检查实验箱设备，确保实验箱设备完整、连接 无误后，连接电源线，打开电源开关； 2）用烧录线连接汇聚网关上的烧录接口与电脑 USB 接口； 3）点击目录(\\CC2530_simple_demo\\cc2530-simple-demo\\Flash_DMA_Write) 下的工程图标 Flash_DMA_Write.eww 打开工程； 4）点击 IAR 中的图标按钮 编译程序； 5）完成编译后若没有错误信息，将实验箱节点编程开关上汇聚网关开关拨 上去，点击调试并下载按钮 将程序下载到汇聚网关上； 6）用串口线连接汇聚网关上的数据输出口和 PC 机 USB 接口，打开串口助 手，正确选择串口号（视具体电脑而定） 、波特率（9600） ，其他配置如下图都不更改。打开串口，可以看到输出的结果，如下图： 7 ) 改变写入的地址，或是写入的数据，重新试验，深入理解程序中的读写函数。 程序代码 程序源文件路径为/cc2530-simple-demo/ DMA_Test/ Flash_DMA 实 验总结 对 Flash 进行写的时候， 一定要先对指定的地址进行擦除工作， 否则对 Flash写会写失败，本实验简单的演示了 Flash 的基本操作读和写，对于 Flash 而言，掌握这些就可以了，接下来的综合实验中存储路由表会用到 Flash 的读写。 实验七 CC 2530看门狗实验 一、实验目的 有些稳定性要求高的应用中， 需要使用看门狗 （Watchdog） 机制来重启系统。本实验主要介绍看门狗看门狗模式的使用方法及作用。 CC250 芯片中已集成看门狗硬件模块，无需插入扩展板。 二、实验内容 利用看门狗重启系统，实现 LED 的闪烁。 三、实验环境 硬件：鼎轩 WSN 实验箱（汇聚网关、烧录线） ，PC 机； 软件：IAR 软件。 四、实验步骤 1）打开鼎轩 WSN 实验箱，检查实验箱设备，确保实验箱设备完整、连接无误后，连接电源线，打开电源开关； 2）用烧录线连接汇聚网关上的烧录接口与电脑 USB 接口； 3）点击(\\CC2530_simple_demo\\cc2530-simple-demo\\WATCHDOG)目录下的工程图标 watchdog.eww 打开工程； 4）点击 IAR 中的图标按钮 编译程序； 5）完成编译后若没有错误信息，将实验箱节点编程开关上汇聚网关开关拨上去，点击调试并下载按钮 将程序下载到汇聚网关上； 6）调试运行程序，可以看到，红绿灯闪烁，这是看门狗重启系统的效果。 7）加入喂狗函数，查看实验现象，验证看门狗的看门狗模式的工作原理，学生还可以配置 WDCTL 使看门狗工作与定时器模式。 程序代码 程序源文件路径为/cc2530-simple-demo/ DMA_Test/ watchdog.c 实验总结 本实验验证了看门狗重启系统的效果，while 循环中， 注释掉的是喂狗函数，如果即时喂狗，系统便不会重启，小灯也就不会闪烁。 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容