CC2530_NODERED平台显示光电开关检测实验

实验内容

使用zigbee读取光电开关检测数据；
通过WiFi模块将温湿度数据传输到NODERED平台。

实验目的

将传感器数据上传到NODERED平台；
NODERED平台显示数据曲线。

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	OLED模块	1个	·
4	光电开关模块	1个	·
5	WIFI模块	1个	·
6	CC Debugger 仿真器和连接线	1套	·
7	USB线	1根	·
8	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
NODE RED平台安装应用手册
Git软件下载(可选)

CC2530底座

实验硬件

光电开关模块

WiFi模块

CC Debugger 仿真器和连接线

实验硬件

USB线

实验原理

ZigBee基本通信方式

ZigBee的通讯方式主要有三种点播、组播、广播。点播顾名思义就是点对点通信，也是2个设备之间的通讯，不允许有第三个设备收到信息；组播就是把网络中的节点分组，每一个组员发出的信息只有相同组号的组员才能收到。广播最广泛的也就是1个设备上发出的信息所有设备都能接收到。这也是ZigBee通信的基本方式。

ZigBee网络地址类型

序号	地址类型	说明
1	AddrNotPresent	依照绑定表
2	Addr16Bit	16位地址，常用于点播
3	Addr64Bit	Addr64Bit
4	AddrGroup	组播
5	AddrBroadcast	广播

以上的的地址类型均保存在afAddrMode_t。在实际使用过程中考虑功耗，常用使用16位地址，原因16位地址是通过路由算法计算出来的，在传输路径上通过的节点较少最大的节省了网络功耗。16位地址可分成如下几类如表。

序号	地址类型	说明
1	0xFFFF	对所有设备广播，包括睡眠
2	0xFFFE	间接传输，通过绑定表寻找网络短地址
3	0xFFFD	对没休眠的设备广播
4	0xFFFC	给协调器和路由器广播
5	0x0000	给协调器通信
6	0x0001-0xFFFB	用户自设定的目标地址

WIFI技术基本概念

WIFI英语全称是Wireless Fidelity，中文译成无线保真。WIFI是建立连接和进行通讯的手段，它对应一套通讯的规则，保证让两个节点能互相连接，设备连接建立后，通过TCP/IP和UDP等协议，传输数据，连接互联网络。WIFI模块的STA模式和AP模式。

AP模式：Access Point，提供无线接入服务，允许其它无线设备接入，提供数据访问，一般的无线路由/网桥工作在该模式下。AP和AP之间允许相互连接。Sta模式（SP模式）：Station类似于无线终端，sta本身并不接受无线的接入，它可以连接到AP，一般无线网卡即工作在该模式。对照表如下：

分类	AP模式	SP模式
接入网络	接受	不接受
网卡	需要	不需要
终端	有线	无线

WiFi模块原理图

WIFI模块硬件电路

实验步骤

① 将OLED模块、WIFI模块、光电开关模块分别安装CC2530底座上，CC Debugger连接电脑与协调器节点底座，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

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

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。

④ 打开已经安装NODERED的电脑：

D:\> ipconfig /all   //查看本机IP

本机IP

D:\> NODE-RED  //启动本机nodered服务

启动NODE RED服务

NODERED服务 ⑤ 打开浏览器，输入地址127.0.0.1:1880 打开本机node red 主页：

NODERED主页

导入本次试验的NODE RED流程

NODERED导入1 NODERED导入2 NODERED导入3

部署本次试验NODE RED流程

NODERED部署

打开本次试验的UI界面(输入地址127.0.0.1:1880/ui)

NODERED图像界面

⑥ 打开 IAR Embedded Workbench 工程软件，点击工具栏： File -> Open -> Workspace，选择工程文件：基于CC2530 NODERED实验\2.NODERED平台显示光电开关检测实验\Projects\zstack\Samples\SampleApp\CC2530DB\SampleApp.eww 并打开。

打开工程

选择文件

⑦ 待工程启动完毕，修改PANID或者信道防止与他人网络冲突，终端与协调器代码共用该配置文件如图：

修改参数

⑧ 设置工程配置为CoordinatorEB。

修改参数

⑨ 打开WiFiGate.h，修改WIFI热点的名字与密码，以及根据自己的NODE RED服务器的IP地址和端口，修改connect_IP，如下图:

修改参数

⑩ 点击Make按钮，重新编译文件，显示没有错误。

文件编译

⑪ 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

⑫ 点击X退出仿真模式。

退出仿真

⑬ 将CCDebugger连接到终端节点，选择工程的配置为EndDeviceEB，如图：

选择文件

⑭ 点击Make按钮，重新编译文件，显示没有错误。

文件编译

⑮ 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

⑯ 点击X退出仿真模式。

退出仿真

⑰ 移除CC Debugger仿真器，采用USB线供电，接协调器节点的底座。

USB线供电

⑱ 观察WIFI模块状态灯—长亮表示已经连接到路由器：

WIFI模块指示灯

⑲ NODE RED平台操作。(流程位于：基于CC2530 NODERED实验\2.NODERED平台显示光电开关检测实验、)。具体操作参考node red平台应用手册。

OneNET平台显示

代码讲解

终端节点

① 程序目录结构，源代码文件如下图。代码中有大量ZigBee底层的代码，我们只要主要关心下图中标出的文件代码，ZigBee底层的代码会使用即可。

代码目录结构

② EndDevice.c->SampleApp_Init()函数是应用代码的入口函数，对光电开关模块初始化、初始化Point_To_Point_DstAddr结构，注册端点、启动传感器数据采集。

void SampleApp_Init( uint8 task_id )
{
  SampleApp_TaskID   = task_id;
  SampleApp_NwkState = DEV_INIT;
  SampleApp_TransID  = 0; 
	
  UartInit(HAL_UART_PORT_1,HAL_UART_BR_115200);//调试串口初始化
  Optocoupler_Init();      //初始化光电传感器
  printf("i am end device\r\n");//串口打印
  // 点对点通讯定义
  Point_To_Point_DstAddr.addrMode = (afAddrMode_t)Addr16Bit; //点播
  Point_To_Point_DstAddr.endPoint = SAMPLEAPP_ENDPOINT;     //目标端点号
	/*发给协调器,协调器地址固定为0x0000*/
  Point_To_Point_DstAddr.addr.shortAddr = 0x0000;
  // 填写端点
  EndDevice_epDesc.endPoint   = SAMPLEAPP_ENDPOINT;
  EndDevice_epDesc.task_id    = &SampleApp_TaskID;
  EndDevice_epDesc.simpleDesc = (SimpleDescriptionFormat_t *)&EndDevice_SimpleDesc;
  EndDevice_epDesc.latencyReq = noLatencyReqs;
  // 注册端点
  afRegister( &EndDevice_epDesc );
}

EndDevice.c->SampleApp_ProcessEvent()函数是任务处理函数。在该函数中调用Optocoupler_State_Read()函数读取光电开关的反馈，当反馈信号发生变化时调用SendSwitchToCoordinator ()函数向协调器发送数据。

/***********************开关检测************************************/	
  if(events & SEND_SWITCH_MSG_EVT)//有SEND_SWITCH_MSG_EVT事件
  {
	SwitchSta0 = Optocoupler_State_Read();			
	SendSwitchToCoordinator(SwitchSta0);
	osal_start_timerEx( SampleApp_TaskID, SEND_SWITCH_MSG_EVT,200);  //修改为2秒主动上传一次
  }
/***********************开关检测************************************/	

协调器节点

① 程序目录结构，源代码文件如下图。代码中有大量ZigBee底层的代码，我们只要主要关心下图中标出的文件代码，ZigBee底层的代码会使用即可。

代码目录结构

② Coordinator.c->SampleApp_Init()函数是应用代码的入口函数，对OLED屏，注册端点。

void SampleApp_Init( uint8 task_id )
{
  SampleApp_TaskID = task_id;
  SampleApp_NwkState = DEV_INIT;
  SampleApp_TransID = 0;  

	UartInit(HAL_UART_PORT_1,HAL_UART_BR_115200);//调试串口初始化
  //printf("i am coordinator\r\n"); //串口打印
  
  // 点对点通讯定义
  Point_To_Point_DstAddr.addrMode       = (afAddrMode_t)Addr16Bit; //点播
  Point_To_Point_DstAddr.endPoint       = SAMPLEAPP_ENDPOINT;      
  Point_To_Point_DstAddr.addr.shortAddr = 0;
  
  // 填写端点
  Coordinator_epDesc.endPoint   = SAMPLEAPP_ENDPOINT;
  Coordinator_epDesc.task_id    = &SampleApp_TaskID;
  Coordinator_epDesc.simpleDesc = (SimpleDescriptionFormat_t *)&Coordinator_SimpleDesc;
  Coordinator_epDesc.latencyReq = noLatencyReqs;
  // 注册端点
  afRegister( &Coordinator_epDesc );
}

Coordinator.c ->SampleApp_ProcessEvent()函数是任务处理函数。当前接收无线信道的数据时，进入SampleApp_MessageMSGCB()函数。

uint16 SampleApp_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )
{
  afIncomingMSGPacket_t *MSGpkt;
  (void)task_id;  // Intentionally unreferenced parameter

  if ( events & SYS_EVENT_MSG )
  {
    MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( SampleApp_TaskID );
    while ( MSGpkt )
    {
      switch ( MSGpkt->hdr.event )
      {        
        // Received when a messages is received (OTA) for this endpoint
        case AF_INCOMING_MSG_CMD:
          SampleApp_MessageMSGCB( MSGpkt );
          break;

        // Received whenever the device changes state in the network
        case ZDO_STATE_CHANGE:
          SampleApp_NwkState = (devStates_t)(MSGpkt->hdr.status);
          if(SampleApp_NwkState == DEV_ZB_COORD)
          {
            printf("coord ready!");
          }
          break;

        default:
          break;
      }

      // Release the memory
      osal_msg_deallocate( (uint8 *)MSGpkt );

      // Next - if one is available
      MSGpkt = (afIncomingMSGPacket_t *)osal_msg_receive( SampleApp_TaskID );
    }

    // return unprocessed events
    return (events ^ SYS_EVENT_MSG);
  }//if ( events & SYS_EVENT_MSG )

  // Discard unknown events
  return 0;
}

SampleApp_MessageMSGCB()函数中将传感器的数据解析后通过SendToWiFiNetwork()函数发送到NODERED平台。

void SampleApp_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pkt )
{ 
  uint8 DispBuf[ ]="signal=0";
  uint8 Buf[1];
  switch ( pkt->clusterId )
  {
    case SWITCH_CLUSTERID:
        sprintf((void*)DispBuf,(char*)"signal=%d",pkt->cmd.Data[0]);//转换成字符器
				printf("=%s\r\n",DispBuf);            
                //串口打印
       // 将光电开关状态发送到网络
       if(pkt->cmd.Data[0]>0)
       {
         Buf[0]=0x31;
         SendToWiFiNetwork(&Buf[0],1);
       }
       else
       {
         Buf[0]=0x30;
         SendToWiFiNetwork(&Buf[0],1);
       }
                                
    break;
  }
}

WiFiGate.c中WiFiGate_Init()函数初始化WIFI模块的IO及模块的通信串口。

    void WiFiGate_Init( uint8 task_id )
    {
        WiFiGate_TaskId = task_id;
        osal_start_timerEx( WiFiGate_TaskId, WIFI_PROCESS_PRODIC,2000); 
        UartInit(HAL_UART_PORT_0,HAL_UART_BR_115200);
        P1SEL &= ~(BV(5)|BV(6));
        P1DIR |= BV(5)|BV(6);
        P1_5 = 1;
        P1_6 = 0;
        printf("wifi connect start\r\n");
    }

WiFiGate.c中WiFiGate_ProcessEvent()，调用WiFiGate_InitProcess()初始化WIFI模块。初始化完成WiFiModeInitDone置1。

    uint16 WiFiGate_ProcessEvent( uint8 task_id, uint16 events )
    {
        (void)task_id;//Intentionally unreferenced parameter
            
        if(events & WIFI_PROCESS_PRODIC){
            /*100ms后触发一次WIFI_PROCESS_PRODIC事件*/
            osal_start_timerEx( WiFiGate_TaskId, WIFI_PROCESS_PRODIC,100);
                    
            if((ConnectState==0)&&(WiFi_InitProcess())){//初始化WIFI
                /*如果初始化完成*/
                ConnectState = 1;
            }
            else if(ConnectState == 1){
                    
            }
            return (events ^ WIFI_PROCESS_PRODIC);
        }
        return 0;
    } 

常见问题

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。
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。
NODERED平台设备没有上线。
- WIFI名字、WIFI密码、服务器IP和端口等信息是否正确。

实验思考

编写代码只有传感器数值变化时才发送到NODERED。