嵌入式技术及应用基础实验

实验环境

硬件：通用节点一个、USB仿真器、PC机；
软件：IAR Embedded Workbench for MCS-51；

cc2530使用方法介绍

首先我们需要了解CC2530 的IO口相关寄存器：

P0和P1 寄存器

P0SEL和P1SEL寄存器

P0DIR和P1DIR寄存器

以上图表列出了我们需要用到的和P0、P1相关的寄存器，其中P0、P1寄存器为IO数据寄存器，P0SEL、P1SEL为外设功能选择寄存器，P0DIR、P1DIR为IO 输入输出选择寄存器，例程中我们需要对这几个寄存器进行IO配置相关设置和操作。此处如想深入了解请自行参考CC2530 的芯片手册。

Cc2530的工作电压为0.5v到1.8v之间，在本次实验的模块中，有一个调节电压的芯片，目的在于将电压转换成合适目前实验状态的电压。本次实验中，是利用cc2530的串口0进行数据收发通信
在CC2530中，我们总共有2个可用的串行接口，这些串行接口可被配置为标准串口或者SPI接口。这个例程中我们只使用USART0，并且工作在UART标准串口模式下。由于每种设置都有2套可用的IO映射，这里根据我们的硬件设置，我们应该使用其默认设置，UART0的TX和RX对应于P0_3和P0_2。

三、实验内容

实验一：LED发光二极管实验

此次实验目的为使用代码验证LED发光二极管的发光规律（此次任务：使发光二极管以奇数偶数的规律依次亮起来）。

实验准备及内容

熟悉Zigbee硬件模块相关接口；
使用IAR 开发环境设计程序，利用CC2530 的IO口进行LED发光二极管的亮灭操作；

实验原理

硬件接口原理

在CC2530中，我们总共有3个可用的GPIO接口：P0、P1和P2。其中P0和P1的全部8位都有对应的引脚，而P2只有0-4几个引脚可用。

这里我们主要对P0和P1共16个引脚进行操作，每个引脚都连接到一个发光二极管的驱动端，这样通过控制P0和P1的每一位，我们可以控制所有的16个发光二极管的亮灭。

LED灯部分原理图如下：

在这个例程中，我们需要点亮通用节点上的LED灯，上图给出了P0口控制D1~D8灯的原理图，P1口控制另8个灯原理类似。

软件设计

我们主要看main()函数中的代码，程序首先通过配置CC2530相关控制寄存器P0DIR、P1DIR来设置P0、P1工作于普通GPIO的输出模式。然后点亮所有灯，经过一个长延时后再熄灭所有灯，再经过一个长延时后进入程序主循环。在循环中首先依次将P0的某一位置1（从低到高，其他位为0，每次置位后在进行一个标准延时）。然后对P0所有位清0，接着对P1口执行以上类似操作。P1口操作结束后清0，再回到上面循环对P0口进行操作……

实验具体步骤

使用USB 仿真器连接PC 机和通用节点模块，模块电源开关处于中间“OFF”档，使用仿真器给模块供电。
启动IAR 开发环境，打开实验一 LED发光二极管的实验工程。
在IAR 开发环境中编译程序、点击下载、调试程序。按“F5”使程序运行。
观察现象，可以看到发光二极管按照一定规律亮起。
使用调试界面上的停止按钮使程序停止，观察现象是否停止。
使用调试界面上的go按钮（等同“F5”），观察现象。

实验结果及现象

实验二：串口收发数据实验

实验内容

熟悉Zigbee硬件模块相关接口；
使用IAR 开发环境设计程序，利用CC2530 的串口0 进行数据收发通讯；

实验原理

USB转串口部分原理图

CH340芯片完成了USB转串口的工作，通过USB电缆连接节点和计算机后，CH340芯片会在计算机中虚拟一个串口，这个串口信号对于图中的CH340_TXD和CH340_RXD，通过J2上的跳线帽与CC2530的P0.2和P0.3引脚相连。P0.2和P0.3对应的是USART0在UART模式下的RXT和TXD引脚。

程序源代码

#include "ioCC2530.h"

#include <string.h>

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

//定义控制灯的端口

#define led1 P1_0

#define led2 P1_1

void InitIO(void); //IO初始化

void InitUart(void); //串口初始化

void SendString(char*string,uint legth); //发送字符串

uchar temp; // 存放接受的数据

char wch[] = "Welcome to test this program!\n";

/*****************************************************************************

功能描述: 延时

Count: 延时单位数量

*****************************************************************************/

void DelayXms(unsigned int Count)

{ unsigned int i;

unsigned int j;

for(i = 0; i < Count; i++)

{for( j=10000; j>0; j--); }

}/*****************************************************************************

功能描述: IO初始化

*****************************************************************************/

void InitIO(void)

{ SLEEPCMD &= ~0X04;

CLKCONCMD = 0X10; //32k和32M时钟使用外部晶体，timer分频8M

while(CLKCONSTA!=0X10); //等待时钟切换

SLEEPCMD = 0X04;

P2DIR = 0x00; //高两位零若设则最高优先USART0

P1DIR|= 0X03; //P1.0 P1.1 LEDs 灯端口配置

P0DIR|= 0X00; //input

PERCFG = 0x00; //UART0 默认端口

P1SEL = 0X00;

P0SEL = 0X0c; //P0<3:2>设置成外围应用

}/*****************************************************************************

功能描述: 串口初始化

*****************************************************************************/

void InitUart(void)

{ U0CSR |= 0x80; //UART方式

U0GCR = 11; //baud_e 波特率设为115200

U0BAUD |= 216; //baud_m = BaudRate*2^(28-buad_e)/32M-256

//BaudRate=(256+baud_m)/2^(28-buad_e)x32MHz

UTX0IF = 1; //接收中断标记

U0CSR |= 0X40; //允许接收

URX0IE = 1; //接收中断使能

EA =1; //总中断开关打开

}/*****************************************************************************

功能描述: 串口发送字符串

string: 字符串指针

lenth：长度

*****************************************************************************/

void SendString(char*string,uint lenth)

{ uint j;

for (j=0; j<lenth; j++)

{ U0DBUF = *string++; //将要发送字符送入U0DBUF发送寄存器

while(UTX0IF == 0); //等待发送完成

UTX0IF = 0; //清0标志位

}}/***********************************************************************

功能描述: 主函数

*****************************************************************************/

void main(void)

{ InitIO();

InitUart();

DelayXms(10);

led1=1; //点亮2个LED灯

led2=1;

SendString(wch,sizeof(wch));

while(1)

{ ; //进入无限循环等待中断函数被处触发}

}/**************************************************************************

功能描述: 串口中断函数

*****************************************************************************/

#pragma vector = URX0_VECTOR

__interrupt void UART0_ISR(void)

{ URX0IF = 0; //清中断标志

temp = U0DBUF;

U0DBUF = temp; //将收到的字符发送回去

while(UTX0IF == 0); //等待发送

UTX0IF = 0; //清发送标志

led1 = ~led1; //指示中断活动

led2 = ~led2;

}

程序中主要有这几个函数：

DelayXms(unsigned int Count)：延时函数。

InitIO()：完成IO初始化功作。首先将系统切换到32Hz主晶振下工作并配置芯片内部频率，因为串口工作波特率较高，芯片对串口信息的处理要求其工作频率也较高，所以需要在32M频率下工作。然后配置相关IO寄存器，包括2个LED灯的控制IO口为输出模式，2个串口收发信号引脚为特殊功能应用模式。

InitUart()：完成串口的初始化工作。其中对串口寄存器进行设置，最重要的是串口的波特率设置。

通过配置CC2530 处理器的串口相关控制寄存器来设置串口0 的工作模式为串口模式，波特率为115200，使用中断方式接受串口数据并向串口输出。

实验过程及其结果

1）打开文件

2）修改调试程序

3）查看结果

实验三：按键控制实验

实验内容

熟悉Zigbee硬件模块相关接口；
使用IAR 开发环境设计程序，利用CC2530 的GPIO读取按键值并相应对进行LED发光二极管的亮灭操作；

实验原理

硬件接口原理

如图，UserINT信号连接的是芯片的P2.0引脚，在没有按下按键时，经过电阻R9的上拉作用，UserINT信号是高电平，而当按键按下时，UserINT信号直接与地相连，处于低电平。在芯片内通过检测P2.0口的输出状态观察按键的状态。电容C4在按键松开时起到对输出信号的缓冲作用，这样可以过滤掉部分干扰信号，使得输出信号较为平滑。

按键部分电路原理图

软件设计

#include <ioCC2530.h>

#define D_COUNT 50 //标准延时周期计数

#define KEY_INPUT P2_0 //定义按键引脚

/****************************************************************** 功能描述: 延时

Count: 延时单位数量

*******************************************************************/

void Delay(unsigned int n)

{ unsigned int t,tt;

for(tt=0;tt<n;tt++)

for(t=0;t<1000;t++);}

/******************************************************************

功能描述: 主函数

*******************************************************************/

void main( void )

{ unsigned int i;

P0DIR = 0x00; //P0口全部为输入

P1DIR = 0x03; //P1口低2位输出，其他输入

P1 = 0;

Delay(D_COUNT);Delay(D_COUNT);Delay(D_COUNT);

while(1)

{ if(!KEY_INPUT) //判断按键是否按下

{ i++;

P1 = i&0x03; //P1低2位赋值为i的低2位

Delay(100);} //延时，加长2次判断间隔

Delay(10); }}

程序的流程图如下

实验步骤

使用USB 仿真器连接PC 机和cc2530传感器节点模块。
在IAR 开发环境中编译程序、调试程序。
观察现象，可以看到2个发光二极管都没有亮起。
长按或短按模块中间的“KEY”按键，观察2个发光二极管的状态。

实验结果

四、实验总结

本次试验，通过使用通用节点、USB仿真器、PC机、软件（IAR Embedded Workbench for MCS-51）等进行程序设计，并且利用CC2530 的串口0 进行数据收发通讯。需要熟悉Zigbee硬件模块的相关接口，以及整个实验的操作流程，以减少实验中不必要的失误，确保实验正常进行。

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