CC2530 BasicRF 通信实验_无线点灯实验

实验内容

  • 搭建实验硬件环境；
  • 使用一个底座作为发送端，另一个底座作为接收端使用两个LED模块，发送端的LED模块按键控制接收端LED模块的LED灯。

实验目的

  • 熟悉LED模块的使用；
  • 了解ZigBee无线传输数据原理；
  • 熟悉ZigBee无线收发数据。

实验环境

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 LED模块 2个 ·
4 CC Debugger 仿真器和连接线 1套 ·
5 USB线 1根 ·
6 无线点灯实验代码 1份 ·

实验所需软件

  • IAR 驱动安装步骤

  • CC Debugger 驱动安装步骤动安装步骤

  • Git 软件下载(可选)

CC2530底座

实验硬件

CC Debugger 仿真器和连接线

实验硬件

LED模块

LED模块

USB线

USB线

实验要求

  • 了解ZigBee无线收发机制；
  • 熟悉appSwitch()函数应用；
  • 了解下面的关键字：
    • CCM - Counter with CBC-MAC (mode of operation)
    • HAL - Hardware Abstraction Layer (硬件抽象层)
    • PAN - Personal Area Network （个人局域网）
    • RF - Radio Frequency （射频）
    • RSSI - Received Signal Strength Indicator (接收信号强度指示)

实验原理

工程介绍

BasicRF 软件文件夹架构

Basic RF layer 介绍及其工作过程

在介绍Basic RF之前，来看看这个实验例程设计的大体结构，如图所示，Basic RF例程的软件设计框图就如一座建筑物。

Basic RF例程软件设计框图

Hardware layer放在最底层，是实现数据传输的基础。Hardware Abstraction layer它提供了一种接口来访问TIMER、GPIO、UART、ADC等。这些接口都通过相应的函数进行实现。

Basic RF layer为双向无线传输提供一种简单的协议。

Application layer是用户应用层，它相当于用户使用Basic RF层和HAL的接口，也就是说我们通过在Application layer就可以使用到封装好的Basic RF和HAL的函数。本例程的要求就是读者理解掌握Basic RF。

Basic RF layer简介

Basic RF由TI公司提供，它包含了IEEE 802.15.4标准的数据包的收发功能但并没有使用到协议栈，它仅仅是是让两个结点进行简单的通信，也就是说Basic RF仅仅是包含着IEEE 802.15.4标准的一小部分而已。其主要特点有：

  • 不会自动加入协议、也不会自动扫描其他节点也没有组网指示灯（LED3）；
  • 没有协议栈里面所说的协调器、路由器和终端的区分，节点的地位是相等的；
  • 没有自动重发的功能。Basic RF layer 为双向无线通信提供了一个简单的协议，通过这个协议能够进行数据的发送和接收。Basic RF 还提供了安全通信所使用的CCM-64身份验证和数据加密，它的安全性读者可以通过在工程文件里面定义SECURITY_CCM在Project->Option里面就可以选择。

实验步骤

① 将两个LED模块分别安装在CC2530底座上，CC Debugger连接电脑与按键节点底座，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\1.无线点灯实验\key_node\ide\cc2530_sw_examples.eww 并打开。

打开工程

选择文件

⑦ 待工程启动完毕，打开main.c，修改RF_CHANNEL或者PAN_ID，避免与其他学员的冲突。

修改参数

⑧ 点击Make按钮，重新编译文件，显示没有错误。

文件编译

⑨ 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

⑩ 点击X退出仿真模式。

退出仿真

⑪ 将CCDebugger连接到灯光节点，点击工具栏： File -> Open -> Workspace，选择工程文件：CC2530_BasicRF通信实验\1.无线点灯实验\Light_node\ide\cc2530_sw_examples.eww 并打开。

打开工程

选择文件

⑫ 待工程启动完毕，打开main.c,修改RF_CHANNEL或者PAN_ID,避免与其他学员的冲突，参数必须与步骤7的一致。

修改参数

⑬ 点击Make按钮，重新编译文件，显示没有错误。

文件编译

⑭ 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

⑮ 点击X退出仿真模式。

退出仿真

⑯ 移除CC Debugger仿真器，采用USB线供电（接任意底座），底座拼接。

退出仿真

⑰ 开始实验：

按下按键节点的S1按键，灯光节点的LED1的状态改变；

按下按键节点的S2按键，灯光节点的LED2的状态改变；

按下按键节点的S3按键，灯光节点的LED3的状态改变；

按下按键节点的S4按键，灯光节点的LED4的状态改变。

代码讲解

按键节点

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代码对LED模块按键的控制IO初始化，无线RF层代码初始化。初始化完成后，调用appSwitch()函数，在函数中进行按键检测，根据按键发出不同的控制指令。

    void main(void)
    {
        //Initalise board peripherals 初始化外围设备
        halBoardInit();
        KEY_Init();//初始化LED模块上的按键
        // Initalise hal_rf 硬件抽象层的 rf 进行初始化
        if(halRfInit()==FAILED)
        {
            HAL_ASSERT(FALSE);
        }
        appSwitch();//节点为按键    
    }

appSwitch()中调用KEY_Scan(0)进行按键检测，调用basicRfSendPacket()将数据发出。

    while (TRUE)
    {
        pTxData[1] = KEY_Scan(0);//按键扫描

        switch(pTxData[1])
        {
          case S1_PRES://按键1
            basicRfSendPacket(LIGHT_ADDR, pTxData, APP_PAYLOAD_LENGTH);//发送数据
            break;
          case S2_PRES://按键2
            basicRfSendPacket(LIGHT_ADDR, pTxData, APP_PAYLOAD_LENGTH);//发送数据
            break;
          case S3_PRES://按键3
            basicRfSendPacket(LIGHT_ADDR, pTxData, APP_PAYLOAD_LENGTH);//发送数据
            break;
          case S4_PRES://按键4
            basicRfSendPacket(LIGHT_ADDR, pTxData, APP_PAYLOAD_LENGTH);//发送数据
            break;
          default: break;
        }
        
        delay_ms(100);//100ms检测一次按键
    }

灯光节点

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代码对LED模块LED灯控制IO初始化，无线RF层代码初始化。初始化完成后，调用appLight ()函数，在函数接收无线指令，并控制相应的灯灯。

    void main(void)
    {
        halBoardInit();//单片机初始化
            LED_Init();//LED模块上的LED灯控制IO初始化
            
        // Initalise hal_rf 硬件抽象层的 rf 进行初始化
        if(halRfInit()==FAILED)
        {//如果配置失败
            HAL_ASSERT(FALSE);
        }
        
        appLight();//无线控制命令接收处理
    }

appLight()中调用basicRfPackeyIsReady()判断是否接收数据，调用basicRfReceive()将数据数据读出。

    while (TRUE)
    {
        while(!basicRfPacketIsReady());//开启接收

        if(basicRfReceive(pRxData, APP_PAYLOAD_LENGTH, NULL)>0)//接收发送到该地址的数据
        {
			if(pRxData[0] == CMD_LIGHT_CTRL){//是灯控制命令
				switch(pRxData[1])
				{
					case S1_PRES://按键1
					MCU_IO_TGL_PREP(0,2);//P0.2 IO输出反转
					break;
					case S2_PRES://按键2
					MCU_IO_TGL_PREP(0,3);//P0.3 IO输出反转
					break;
					case S3_PRES://按键3
					MCU_IO_TGL_PREP(1,6);//P1.6 IO输出反转
					break;
					case S4_PRES://按键4
					MCU_IO_TGL_PREP(1,7);//P1.7 IO输出反转
					break;
					default: break;
				}
			/*清空缓冲*/
			pRxData[0] = 0;
			pRxData[1] = 0;
		}
	}

常见问题

  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。

实验思考

  1. 修改代码实现按键S1控制LED1亮、按键S2控制LED1灭。