任务二 无线开关LED灯

目 录 一、实训目的 二、实训内容 三、实训原理 四、实训步骤

实训目的 通过本实训，使学生了解BasicRF Layer工作机制；熟悉无线发送和接收函数；理解发送地址和接收地址、PAN_ID、RF_CHANNEL等概念；学会使用CC2530建立点对点的无线通信方法。

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实训内容 以Basic RF无线点对点传输协议为基础，采用两块ZigBee模块作为无线发射模块和无线接收模块，按发射模块上的SW1键，可以控制接收模块上的LED1灯的亮和灭，实现无线开关LED灯的功能。

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实训原理 TI公司提供了基于CC253x芯片的Basic RF软件代码，虽然该代码还没有用到Z-Stack协议栈，但是其包含了IEEE 802.15.4标准数据包的发送和接收，是简单无线点对点的传输协议，采用了与IEEE 802.15.4 MAC兼容的数据包结构及ACK包结构。其功能限制如下： ◇ 不提供“多跳”、“设备扫描”功能。 ◇ 不提供不同种的网络设备，如协调器、路由器等。所有节点设备同一级，只能实现点对点数据传输。 ◇ 传输时会等待信道空闲，但不按IEEE 802.15.4 CSMA-CA要求进行两次CCA检测。

实训原理 ◇ 不重传输数据。 简言之，Basic RF是简单无线点对点传输协议，可用来进行Z-Stack协议栈无线设备数据传输的入门学习。力求由浅入深，使大家逐步掌握无线点对点通讯的整体过程。并能在Basic RF软件代码的基础上，进行点对点的相对简单的无线传感控制网络应用开发。 2. 2 Basic RF软件结构 Basic RF软件结构包括硬件层（Hardware layer）、硬件抽象层（Hardware Abstraction layer）、基本无线传输层（Basic RF layer）和应用层（Application），如图2.1所示。

图2.1 Basic RF软件结构

◇ 硬件层是实现数据传输的基础，肯定要放在最底层。 ◇ 硬件抽象层包含访问无线接收功能，以及开发板上的TIMER、GPIO、UART、ADC、LCD、buttons等外设功能。 ◇ 基本无线传输层提供一种简单双向无线通信协议。 ◇ 应用层是用户编写代码的地方，可调用封装好的Basic RF 和 HAL 的函数，实现不同的应用。 CC2530 BasicRF文件结构如图2.2所示，

图2.2 CC2530 BasicRF文件结构

Basic RF操作包括启动、发送、接收三个环节。 1.启动 启动过程包括：初始化开发板的硬件外设和配置I/O端口，设置无线通讯的网络ID、信道、接收和发送模块地址、安全加密等参数。 （1）创建basicRfCfg_t数据结构。在basic_rf.h文件上可以找到basicRfCfg_t数据结构的定义。 typedef struct { uint16 myAddr; //本机地址，取值范围0x0000 ~ 0xffff，作为识别本模块的地址 uint16 panId; //网络ID，取值范围0x0000 ~ 0xffff，要建立通讯此参数必须一致 uint8 channel; //通信信道，取值范围11~26，要建立通讯此参数必须一致

uint8 ackRequest; //应答信号 #ifdef SECURITY_CCM //是否加密，预定义时取消了加密 uint8* securityKey; uint8* securityNonce; #endif } basicRfCfg_t; 注意：首先要确定两个通讯模块的网络ID和通信信道要一致，其次设置各模块的识别地址，即模块的地址或编号。

（2）为basicRfCfg_t型结构体变量basicRfConfig填充部分参数。在void main(void)函数中有如下3行代码，就是为basicRfConfig数据结构部分变量赋值的。 basicRfConfig.panId = PAN_ID; //宏定义：#define PAN_ID 0x2007 basicRfConfig.channel = RF_CHANNEL; //宏定义：#define RF_CHANNEL 25 basicRfConfig.ackRequest = TRUE; //宏定义：#define TRUE1 （3）调用halBoardInit()函数，对硬件外设和I/O端口进行初始化，void halBoardInit(void)函数在hal_board.c文件中。

（4）调用halRfInit()函数，打开射频模块，设置默认配置选项，允许自动确认和允许随机数产生。 2.发送 创建一个buffer，把数据放入其中，调用basicRfSendPacket()函数发送数据。在该工程中，light_switch.c文件中的appSwitch()函数是用来发送数据的，appSwitch()函数代码如下，请注意删除了液晶显示代码。

static void appSwitch() { pTxData[0] = LIGHT_TOGGLE_CMD; //发送的数据放到buffer中（即数组pTxData） basicRfConfig.myAddr = SWITCH_ADDR; //本机地址 if(basicRfInit(&basicRfConfig)==FAILED) { //初始化 HAL_ASSERT(FALSE); } basicRfReceiveOff(); //关闭接收模式，节能 while (TRUE) { if(halButtonPushed()==HAL_BUTTON_1) { //调用按键函数

basicRfSendPacket(LIGHT_ADDR, pTxData, APP_PAYLOAD_LENGTH); halIntOff(); //关中断 halMcuSetLowPowerMode(HAL_MCU_LPM_3); // Will turn on global halIntOn(); //开中断 }

（1）第2行，把要发送的数据LIGHT_TOGGLE_CMD（宏定义该值为1）放到buffer中，数组pTxData就是发送的buffer，即把要发送的数据存放到该数组中。 （2）第3行,为basicRfCfg_t型结构体变量basicRfConfig.myAddr赋值，宏定义SWITCH_ADDR为0x2520，即发射模块的本机地址。 （3）第4行，调用basicRfInit(&basicRfConfig)初始化函数，负责调用halRfInit()，配置参数，设置中断等。在 basic_rf.c 代码中可以找到uint8 basicRfInit(basicRfCfg_t* pRfConfig)。

（4）第10行，调用发送函数basicRfSendPacket(LIGHT_ADDR,pTxData,APP_PAYLOAD_LENGTH)，该函数的形参数格式是：basicRfSendPacket(uint16 destAddr, uint8* pPayload, uint8 length)。 ① destAddr是发送的目标地址，实参是LIGHT_ADDR，即接收模块的地址。 ② pPayload是指向发送缓冲区的地址，实参是pTxData，该地址的内容是将要发送的数据。 ③ length是发送数据长度，实参是APP_PAYLOAD_LENGTH，单位是字节数。

3.接收 通过调用basicRfPacketIsReady()函数来检查是否收到一个新的数据包，若有新数据，则调用basicRfReceive()函数，把数据接收到。在该工程中，light_switch.c文件中的appLight()函数是用来发送数据的，appLight()函数代码如下，请注意删除了液晶显示代码。 static void appLight() { basicRfConfig.myAddr = LIGHT_ADDR; //设定本模块地址 if(basicRfInit(&basicRfConfig)==FAILED) { //初始化，方法与发送一样 HAL_ASSERT(FALSE); }

basicRfReceiveOn(); //开启接收功能 while (TRUE) { while(!basicRfPacketIsReady()); //检查是否有新数据，没有则一直等待 if(basicRfReceive(pRxData, APP_PAYLOAD_LENGTH, NULL)>0) { if(pRxData[0] == LIGHT_TOGGLE_CMD) { //判断接收的内容是否正确 halLedToggle(1); //改变LED1的亮灭状态 }

（1）第8行，调用basicRfPacketIsReady()函数来检查是否收到一个新数据包，若有新数据，则返回TRUE。新数据包信息存放在basicRfRxInfo_t型结构体变量rxi中。 typedef struct { uint8 seqNumber; uint16 srcAddr; //数据来源的地址，即发送模块的地址 uint16 srcPanId; //网络ID int8 length; //新数据长度 uint8* pPayload; //新数据包存放地址 uint8 ackRequest; int8 rssi; //信号强度 volatile uint8 isReady; //检查到新数据包的标志 uint8 status; } basicRfRxInfo_t;

(2)第9行，调用basicRfReceive(pRxData, APP_PAYLOAD_LENGTH, NULL)函数，把收到的数据复制到buffer中，即pRxData，注意与发送数据buffer的pTxData区别。 uint8 basicRfReceive(uint8* pRxData, uint8 len, int16* pRssi) { halIntOff(); //关闭中断 memcpy(pRxData, rxi.pPayload, min(rxi.length, len)); //从rxi.pPayload中复制数据到pRxData if(pRssi != NULL) { if(rxi.rssi < 128){ *pRssi = rxi.rssi - halRfGetRssiOffset(); } else{ *pRssi = (rxi.rssi - 256) - halRfGetRssiOffset();

} rxi.isReady = FALSE; //取消新数据包标志 halIntOn(); //开中断 return min(rxi.length, len); //返回接收的字节数（最少的） } 从上述代码可知：接收到新数据被复制到pRxData中。 说明：RSSI 一般是用来说明无线信号强度的。英文是 Received signal strength indication, 它与模块的发送功率以及天线的增益有关。 （3）第10行，判断接收的内容是否与发送的数据一致。若正确，则改变LED1灯的亮、灭状态。

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实训步骤 第一步，打开IT官网的工程 图2.3 light_switch.eww工程界面

实训步骤 登录TI官网，下载CC2530 BasicRF.rar，解压后双击“\CC2530 BasicRF\CC2530 BasicRF\ide\srf05_cc2530\iar”文件夹中的“light_switch.eww”工程文件，如图2.3所示。 ZigBee模块（网关节点）上有2个按键和4个LED，其中按键SW1和SW2分别由P1.2和P1.6控制，LED1~LED4分别由P1.0、P1.1、P1.3和P1.4控制，如图2.4所示。这些接口与TI官网发布的开发平台有所差别，所以需要修改一下。操作方法如下：

实训步骤 图2.4 LED与P1引脚连接图 1.打开“hal_board.h”头文件，打开方法有两种。 （1）展开左边Workspace栏中的“light_switch.c”的“+”号，就可以在展开文件列表中找到“hal_board.h”头文件，双击该文件，就可以打开它。

2.在“hal_board.h”头文件找到如下代码，并按照如下要求修改它，如图2.5所示。 （2）在“light_switch.c”文件的开始部分代码中，可以找到“include <hal_board.h>”宏定义，右击该宏定义并选中【Open“hal_board.h”】命令，立刻打开该文件。

其中，HAL_BOARD_IO_LED_x_PORT表示：x端口（x可以是0、1、2）；HAL_BOARD_IO_LED_y_PIN表示：x 其中，HAL_BOARD_IO_LED_x_PORT表示：x端口（x可以是0、1、2）；HAL_BOARD_IO_LED_y_PIN表示：x.y引脚（x端口的第y个引脚，y可以是0~7）。 3.修改“light_switch.c”文件中的“static void appSwitch()”函数代码。把该函数中的“if( halJoystickPushed() ){”行代码注释掉，在其下一行添加“if(halButtonPushed()==HAL_BUTTON_1){”代码。 4.注释掉如图2.6所示的有影响代码。

图2.6 注释代码

第二步，下载程序 给发射和接收模块下载程序。 （1）在“light_switch.c”的主函数中找到“uint8 appMode = NONE;”代码，并把它注释掉，在其下一行添加“uint8 appMode = SWITCH;”代码。编译程序，无误后下载到发射模块中。 （2）在“light_switch.c”的主函数中找到 “uint8 appMode = SWITCH;”代码，将其修改为：“uint8 appMode = LIGHT;”。编译程序，无误后下载到接收模块中。

第三步，测试程序功能 每按一下发射模块中的SW1键，接收模块上的LED1灯的状态就会改变，即LED1灯亮和灭交替变化。把两个模块隔开20m以上的距离，进行测试。

谢谢！