实验所需硬件

序号

名称

数量

备注

1

电脑

1台

系统Windows7及以上

2

CC2530底座模块

2个

·

3

OLED模块

1个

·

4

CC Debugger 仿真器和连接线

1套

·

5

USB线

1根

·

6

RSSI采集实验代码

1份

·

实验所需软件

CC2530底座

实验硬件

CC Debugger 仿真器和连接线

实验硬件

OLED模块

OLED模块

USB线

USB线

RSSI讲解

RSSI:Received Signal Strength Inducation 接收的信号强度指示,无线发送层的可选部分,用来判定连接质量,以及是否增大广播发送强度。

RSSI技术是通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离,进而根据相应数据进行定位计算的一种定位技术,如无线传感的ZigBee网络CC2431芯片的定位引擎就采用这种技术、算法。

接收机测量电路所得到的接收机输入的平均信号强度指示。这一测量值一般不包括天线增益或传输系统的损耗。RSSI的实现是在反向通道基带接收滤波器之后进行的。

为了获取反向信号的特征,在RSSI的具体实现中做出了如下处理:在104us内进行基带lQ功率积分得到RSSI的瞬时值,即RSSI(瞬时) = sum(l2+Q2);然后在约1秒对8192个RSSI的瞬时值进行平均得到RSSI的平均值,即RSSI(平均) = sum(RSSI(瞬时)/8192),同时给出1秒内RSSI瞬时值的最大值和RSSI瞬时值大于某一门限时的比率(RSSI瞬时值大于某一门限的个数/8192)。由于RSSI是通过在数字域进行功率积分而后反推到天线口得到的,反向通道信号传输特性的不一致会影响RSSI的精度。

CC2530芯片中有专门读取RSSI值的寄存器,当数据包接收后,CC2530芯片中的处理器将该数据包的RSSI值写入寄存器。如图所示:

RSSI产生过程

RSSI值和接收信号功率的换算关系如下:P=RSSI_VAL+RSSI_OFFSET[dBm]其中,RSSI_OFFSET是经验值,一般取-45,在收发节点距离固定的情况下,RSSI值随发射功率线性增长,如下图所示:

RSSI随发射功率变化曲线

CC2530芯片有一个内置的接收信号强度指示器,其数值为8位有符号的二进制补码,可以从寄存器RSSIL.RSSI_VAL读出,RSSI值总是通过8个符号周期内,取平均值得到的,此为获得RSSI的一种方法,但是当数据接收以后这个寄存器没有被锁定,因此不宜把寄存器RSSIL.RSSI_VAL的值作为RSSI值,另外当MDMCTRL0L.AUTOCRC已经设置为1时(这在初始化的函数BOOL halRfConfig(UINT8 channel)中已通过MDMCTRL0L|=AUTO_CRC;设定),两个FCS字节被RSSI值、平均相关值(用于链路质量提示LQI)和CRC OK/not OK所取代,第一帧校验序列(FCS)字节被8位的RSSI值取代。可以在接收数据时读出。最后将接收的数据和RSSI值打印输出。

① 将OLED模块安装在其中一个CC2530底座模块上,CC Debugger连接电脑与接收节点底座,如下图所示:

模块组装

② 轻按CCDebugger复位按键,指示灯变绿,表示连接正常。如下图:

模块组装

③ 访问github,进入github界面后点击Code,Clone HTTPS安全链接,如下图所示:

操作步骤

④ 打开电脑终端,进入工作目录workspace (workspace 为工程文件夹所在目录):

$ cd workspace

⑤ 运行clone命令:

$ git clone https://github.com/aiotcom/eps.git

下载目录至指定文件夹下。
如果提示"command not found"表示电脑没有安装Git,请至Git官网下载。
如果电脑没有安装 Git 软件,也可以进入Github,点击 Code -> DownLoad ZIP 下载所有工程代码。如下图所示:
下载代码
如果电脑没有公网,可以进:D盘\实验教程与代码选择相应的代码。

⑥ 打开 IAR Embedded Workbench 工程软件,点击工具栏: File -> Open -> Workspace,选择工程文件:CC2530_BasicRF通信实验\2.RSSI采集实验\receiver_node\ide\cc2530_sw_examples.eww 并打开。

打开工程

选择文件

⑦ 点击Make按钮,重新编译文件,显示没有错误。

![文件编译](assets/CC2530/8.jpg) 

⑧ 点击Download and Debug按钮,将程序下载到模块中。

下载程序

代码下载成功

⑨ 点击X退出仿真模式。

退出仿真

⑩ 将CCDebugger连接到发送节点,点击工具栏: File -> Open -> Workspace,选择工程文件:CC2530_BasicRF通信实验\2.RSSI采集实验\transmitter_node\ide\cc2530_sw_examples.eww 并打开。

打开工程

选择文件

⑪ 点击Make按钮,重新编译文件,显示没有错误。

文件编译

⑫ 点击Download and Debug按钮,将程序下载到模块中。

下载程序

代码下载成功

⑬ 点击X退出仿真模式。

退出仿真

⑭ 移除CC Debugger仿真器,采用USB线供电(接任意底座),底座拼接,按下底座上的复位键。

退出仿真

⑮ OLED屏显示采集结果:

显示屏显示

发送节点

① 程序目录结构,源代码文件如下图。其中无线通信为官方提供源代码库。能够掌握其关键API函数即可。

代码目录结构

② main.c代码无线RF层代码初始化。初始化完成后,调用appTransmitter()函数,定时向接收节点发送数据。

    void main (void)
    {
        //初始化外围硬件
        halBoardInit();
        appStarted = TRUE;//应用程序开始
        // 初始化 hal_rf
        if(halRfInit()==FAILED) {
            HAL_ASSERT(FALSE);
        }  

        halMcuWaitMs(350);//延时350ms

        appTransmitter();//发射模式
    }

接收节点

① 程序目录结构,源代码文件如下图。其中无线通信为官方提供源代码库。能够掌握其关键API函数即可。

代码目录结构

② per_test.c代码无线RF层代码初始化,初始化完成后,调用appReceiver()函数测量出误码率及RSSI。

    void main (void)
    { 
        // 初始化外围硬件
        halBoardInit();  
            
        IIC_Init();//IIC初始化
        OLED_Init();//初始化OLED
        OLED_Init_UI();//开机界面
        
        appStarted = TRUE;//应用程序运行模块

        // 初始化 hal_rf
        if(halRfInit()==FAILED) {
            HAL_ASSERT(FALSE);
        }
        
        halMcuWaitMs(350);//350ms
        
        appReceiver();//接收模式,接收数据并测量出误码率及RSSi
    }

③ appReceiver()中调用basicRfReceive()函数,传入变量rssi指针,可读取到当前数据的RSSI。

    while(!basicRfPacketIsReady());// 等待新的数据包
    if(basicRfReceive((uint8*)&rxPacket, MAX_PAYLOAD_LENGTH, &rssi)>0) {
         halLedSet(3);//P1_4
			
      UINT32_NTOH(rxPacket.seqNumber);// 改变接收序号的字节顺序
      segNumber = rxPacket.seqNumber;
            
     // 若统计被复位,设置期望收到的数据包序号为已经收到的数据包序号     
      if(resetStats)
      {
        rxStats.expectedSeqNum = segNumber;
        
        resetStats=FALSE;
      }      

      rxStats.rssiSum -= perRssiBuf[perRssiBufCounter];// 从sum中减去旧的RSSI值

      perRssiBuf[perRssiBufCounter] =  rssi;// 存储新的RSSI值到环形缓冲区,之后它将被加入sum

      rxStats.rssiSum += perRssiBuf[perRssiBufCounter];// 增加新的RSSI值到sum
      if(++perRssiBufCounter == RSSI_AVG_WINDOW_SIZE) {
        perRssiBufCounter = 0;    
      }
  1. 弹出警告窗口,不能下载程序。
    • 请确认CCDebugger驱动否安装。
    • 轻按CCDebugger仿真器的按键,指示灯不是绿色连接有问题。
    • CCDebugger仿真器是否正常接入到底座,参考实验步骤第一步。
  2. 下载代码后程序没观察到实验现象。
    • 请重新上电,或者按下底座上的复位按键。
    • 模块没有安装稳妥。
    • 两个节点的PANID、信道是否相同,灯光节点的地址是否填写正确。
  1. 影响RSSI、误码率的原因有哪些?