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ZigBee无线点灯实验#xff08;即Basic RF工程#xff09;#xff0c;由TI公司提供… 文章目录 无线点灯实验概述工程关键字工程文件夹介绍Basic RF软件设计框图简单说明工程操作Basic RF启动流程Basic RF发送流程Basic RF接收流程 无线点灯案例无线点灯现象 无线点灯实验概述
ZigBee无线点灯实验即Basic RF工程由TI公司提供的学习例程是入门ZigBee无线通讯的经典实验暂时没有用到协议栈但实验所体现出来的数据发送、接收和使用协议栈的数据通讯模式是差不多的而且 TI 公司的 Basic RF 工程代码段都有进行注释容易看懂及运用将这个实验掌握后将可以更好的过渡到协议栈的内容学习
工程关键字
学习无线控制实验需要线简单了解以下几个关键字
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)
实验中用到的Basic RF 工程源码CC2530 BasicRF.rar需要用户到TI官网注册下载所下载的案例源码仅针对TI公司的ZigBee开发板进行配置的烧录到其他ZigBee开发板需要修改配置后才能正常使用
工程文件夹介绍
Basic RF工程下载连接 TI官网Basic RF工程压缩包下载 拿到工程源码CC2530 BasicRF.rar解压后可以看到目录下有3个文件夹如图分别是docs文件夹、ide文件夹和source文件夹 将docs文件夹、ide文件夹和source文件夹展开后如下 docs文件夹 打开文件夹里面仅有一个名为 CC2530_Software_Examples 的 PDF 文档文档的主要内容是介绍 BasicRF 的特点、结构及使用如果使用 TI 的开发板的话阅读这个文档就可以做 Basic RF 里面的实验了阅读文档可以知道Basic RF工程包含三个实验例程无线点灯、传输质量检测、谱分析应用。 ide文件夹 打开文件夹后会有三个文件夹和一个 cc2530_sw_examples.eww 工程这个工程是上面提及的三个实验例程工程的集合也包含了无线点灯的实验工程在IAR 环境中打开在 workspace 看到3个实验工程如图 ide\settings文件夹 在每个基础实验的文件夹里面都会有的主要保存用户工程的 IAR 环境配置
ide\srf05_cc2530\iar文件夹 这里放有三个工程light_switch.eww、per_test.eww、spectrum_analyzer.eww如果不习惯cc2530_sw_examples.eww 工程中几个工程集合在一起看可以在这里直接对应的实验工程
source文件夹 文件夹里面有 apps 文件夹和 components 文件夹
source\apps文件夹 存放 Basic RF 三个实验light_switch、per_test、spectrum_analyzer的应用实现的源代码即用户代码存放的地方
source\components文件夹 包含 BasicRF 的应用程序使用不同组件的源代码
Basic RF软件设计框图简单说明 Hardware layer 硬件层在最底下是实现数据传输的基础
Hardware Abstraction layer 它提供了一种接口来访问 TIMERGPIOUARTADC 等硬件资源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、路由器或者终端的区分节点的地位都是相等的。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
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
工程操作
TI的Basic RF工程目录下CC2530 BasicRF\ide\srf05_cc2530\iar\light_switch.eww打开无线点灯工程 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可以通过在工程文件里面定义 SECURITY_CCM右键工程列表打开Option如图工程中不需要启用安全通信加密在SECURITY_CCM前面加上x取消加密
Basic RF启动流程
确保外围器件没有问题创建一个 basicRfCfg_t 的数据结构并初始化其中的成员在basic_rf.h 代码中可以找到结构体定义
/***********************************************************************************
* TYPEDEFS
*/typedef struct {uint16 myAddr; //16 位的短地址就是节点的地址 uint16 panId; //节点的 PAN IDuint8 channel; //RF 通道必须在 11-26 之间uint8 ackRequest; //目标确认就置 true
#ifdef SECURITY_CCM //是否加密预定义里取消了加密uint8* securityKey;uint8* securityNonce;
#endif
} basicRfCfg_t;调用 basicRfInit()函数进行RF无线通信协议的初始化在 basic_rf.c 代码中可以找到函数定义函数对 Basic RF 的数据结构初始化设置节点的传输通道短地址PAN ID
uint8 basicRfInit(basicRfCfg_t* pRfConfig)
{if (halRfInit()FAILED)return FAILED;halIntOff();// Set the protocol configurationpConfig pRfConfig;rxi.pPayload NULL;txState.receiveOn TRUE;txState.frameCounter 0;// Set channelhalRfSetChannel(pConfig-channel);// Write the short address and the PAN ID to the CC2520 RAMhalRfSetShortAddr(pConfig-myAddr);halRfSetPanId(pConfig-panId);// if security is enabled, write key and nonce#ifdef SECURITY_CCMbasicRfSecurityInit(pConfig);#endif// Set up receive interrupt (received data or acknowlegment)halRfRxInterruptConfig(basicRfRxFrmDoneIsr);halIntOn();return SUCCESS;
}Basic RF发送流程
创建一个buffer存放无线发送的指令调用 basicRfSendPacket()函数发送并查看其返回值在 basic_rf.c 中可以找到函数定义其中传参为目标节点的短地址 destAddr发送的buffer指针 pPayload 和buffer长度 length调用函数给目的短地址发送指定长度的数据发送成功时返回 SUCCESS失败则返回 FAILED
uint8 basicRfSendPacket(uint16 destAddr, uint8* pPayload, uint8 length)
{uint8 mpduLength;uint8 status;// Turn on receiver if its not onif(!txState.receiveOn) {halRfReceiveOn();}// Check packet lengthlength min(length, BASIC_RF_MAX_PAYLOAD_SIZE);// Wait until the transceiver is idlehalRfWaitTransceiverReady();// Turn off RX frame done interrupt to avoid interference on the SPI interfacehalRfDisableRxInterrupt();mpduLength basicRfBuildMpdu(destAddr, pPayload, length);#ifdef SECURITY_CCMhalRfWriteTxBufSecure(txMpdu, mpduLength, length, BASIC_RF_LEN_AUTH, BASIC_RF_SECURITY_M);txState.frameCounter; // Increment frame counter field#elsehalRfWriteTxBuf(txMpdu, mpduLength);#endif// Turn on RX frame done interrupt for ACK receptionhalRfEnableRxInterrupt();// Send frame with CCA. return FAILED if not successfulif(halRfTransmit() ! SUCCESS) {status FAILED;}// Wait for the acknowledge to be received, if anyif (pConfig-ackRequest) {txState.ackReceived FALSE;// Well enter RX automatically, so just wait until we can be sure that the ack reception should have finished// The timeout consists of a 12-symbol turnaround time, the ack packet duration, and a small marginhalMcuWaitUs((12 * BASIC_RF_SYMBOL_DURATION) (BASIC_RF_ACK_DURATION) (2 * BASIC_RF_SYMBOL_DURATION) 10);// If an acknowledgment has been received (by RxFrmDoneIsr), the ackReceived flag should be setstatus txState.ackReceived ? SUCCESS : FAILED;} else {status SUCCESS;}// Turn off the receiver if it should not continue to be enabledif (!txState.receiveOn) {halRfReceiveOff();}if(status SUCCESS) {txState.txSeqNumber;}#ifdef SECURITY_CCMhalRfIncNonceTx(); // Increment nonce value
#endifreturn status;
}Basic RF接收流程
调用basicRfPacketIsReady()函数检测节点是否准备好读取新的数据包在 basic_rf.c 中可以找到函数定义如果准备好则返回TURE
uint8 basicRfPacketIsReady(void)
{return rxi.isReady;
}调用 basicRfReceive()函数把收到的数据复制到接收节点的buffer 中代码可以在 basic_rf.c 中可以找到函数定义函数接收来自 Basic RF 层的数据包并为所接收的数据和 RSSI 值配置缓冲区
uint8 basicRfReceive(uint8* pRxData, uint8 len, int16* pRssi)
{// Accessing shared variables - this is a critical region// Critical region starthalIntOff();memcpy(pRxData, rxi.pPayload, min(rxi.length, len));if(pRssi ! NULL) {if(rxi.rssi 128){*pRssi rxi.rssi - halRfGetRssiOffset();}else{*pRssi (rxi.rssi - 256) - halRfGetRssiOffset();}}rxi.isReady FALSE;halIntOn();// Critical region endreturn min(rxi.length, len);
}无线点灯案例
上面的配置流程了解了无线点灯的代码配置流程后开始修改工程源码无线点灯实验需要用到2块ZigBee节点板一块作为ZigBee无线发送节点按键发送无线指令另一块作为ZigBee无线接收节点接收无线指令控灯在Basic RF工程中功能实现的代码都在light_switch.c文件中开头用宏定义配置了节点主要参数包含发送节点和接收节点的16位短地址、RF通道、PAN ID等关键参数
/***********************************************************************************
* CONSTANTS
*/
// Application parameters
#define RF_CHANNEL 25 // 2.4 GHz RF channel// BasicRF address definitions
#define PAN_ID 0x2007
#define SWITCH_ADDR 0x2520
#define LIGHT_ADDR 0xBEEF
#define APP_PAYLOAD_LENGTH 1
#define LIGHT_TOGGLE_CMD 0// Application states
#define IDLE 0
#define SEND_CMD 1// Application role
#define NONE 0
#define SWITCH 1
#define LIGHT 2
#define APP_MODES 2创建发送节点和接收节点的buffer创建节点结构体
/***********************************************************************************
* LOCAL VARIABLES
*/
static uint8 pTxData[APP_PAYLOAD_LENGTH];
static uint8 pRxData[APP_PAYLOAD_LENGTH];
static basicRfCfg_t basicRfConfig;在main函数里有很多配置是实验中用不到的比如LCD屏幕显示、遥感按键操作等可以直接屏蔽不需要的代码部分修改后的main函数如下屏蔽部分已删除详细可自行查看工程main函数中配置了发送节点/接收节点的结构体共同部分PAN_ID、RF_CHANNEL、TRUE初始化板级硬件和RF无线功能、关闭板载LED然后是按照不同节点进入不同的节点函数进行循环发送节点进入appSwitch()函数屏蔽appLight()函数接收节点进入appLight()函数屏蔽appSwitch()函数工程不会运行到HAL_ASSERT(FALSE)函数以下为发送节点的main函数
void main(void)
{// Config basicRFbasicRfConfig.panId PAN_ID;basicRfConfig.channel RF_CHANNEL;basicRfConfig.ackRequest TRUE;
#ifdef SECURITY_CCMbasicRfConfig.securityKey key;
#endif// Initalise board peripheralshalBoardInit();// Initalise hal_rfif(halRfInit()FAILED) {HAL_ASSERT(FALSE);}// Indicate that device is poweredhalLedClear(1);halLedClear(2);//无线点灯核心函数appSwitch();
// appLight();// Role is undefined. This code should not be reachedHAL_ASSERT(FALSE);
}发送节点函数appSwitch()将点灯指令放到pTxData发送数组中配置发送节点短地址后初始化节点结构体发送节点不需要做无线接收调用basicRfReceiveOff()函数关闭无线接收功能在while循环中判断按键是否按下按下则调用basicRfSendPacket()函数发送无线信息LED2闪烁提示无线信息已发送随后进入低功耗模式等待按键再次按下
static void appSwitch()
{
#ifdef ASSY_EXP4618_CC2420halLcdClearLine(1);halLcdWriteSymbol(HAL_LCD_SYMBOL_TX, 1);
#endifpTxData[0] LIGHT_TOGGLE_CMD;// Initialize BasicRFbasicRfConfig.myAddr SWITCH_ADDR;if(basicRfInit(basicRfConfig)FAILED) {HAL_ASSERT(FALSE);}// Keep Receiver off when not needed to save powerbasicRfReceiveOff();// Main loop
while (TRUE) {
// 按键判断if( halButtonPushed() HAL_BUTTON_1 ) {basicRfSendPacket(LIGHT_ADDR, pTxData, APP_PAYLOAD_LENGTH);HAL_LED_TGL_2();halMcuWaitMs(50);HAL_LED_TGL_2();// Put MCU to sleep. It will wake up on joystick interrupthalIntOff();halMcuSetLowPowerMode(HAL_MCU_LPM_3); // Will turn on global// interrupt enablehalIntOn();}}
}接收节点函数appLight()需要屏蔽main函数中的appSwitch()配置接收节点短地址后初始化节点结构体basicRfReceiveOn()函数打开无线接收功能在while循环中检测接收节点是否做好接收无线数据包的准备然后判断是否收到数据包在收到数据包后判断无线指令是否为点灯指令是的话闪烁LED2提示成功接收无线消息将LED1状态进行反转完成控灯操作
static void appLight()
{
// halLcdWriteLine(HAL_LCD_LINE_1, Light);
// halLcdWriteLine(HAL_LCD_LINE_2, Ready);#ifdef ASSY_EXP4618_CC2420halLcdClearLine(1);halLcdWriteSymbol(HAL_LCD_SYMBOL_RX, 1);
#endif// Initialize BasicRFbasicRfConfig.myAddr LIGHT_ADDR;if(basicRfInit(basicRfConfig)FAILED) {HAL_ASSERT(FALSE);}basicRfReceiveOn();// Main loopwhile (TRUE) {while(!basicRfPacketIsReady());if(basicRfReceive(pRxData, APP_PAYLOAD_LENGTH, NULL)0) {if(pRxData[0] LIGHT_TOGGLE_CMD) {HAL_LED_TGL_2();halMcuWaitMs(50);HAL_LED_TGL_2();halLedToggle(1);}}}
}如果所用到的ZigBee开发板并不是TI公司的开发板需要检查工程中的按键引脚和LED引脚定义是否可以直接应用到所用的ZigBee开发板上在hal_board.h文件中找到LED和按键的端口引脚宏定义按照ZigBee开发板原理图做对应修改
// LEDs
#define HAL_BOARD_IO_LED_1_PORT 1 // Green
#define HAL_BOARD_IO_LED_1_PIN 0
#define HAL_BOARD_IO_LED_2_PORT 1 // Red
#define HAL_BOARD_IO_LED_2_PIN 1
#define HAL_BOARD_IO_LED_3_PORT 1 // Yellow
#define HAL_BOARD_IO_LED_3_PIN 4
#define HAL_BOARD_IO_LED_4_PORT 0 // Orange
#define HAL_BOARD_IO_LED_4_PIN 1// Buttons
#define HAL_BOARD_IO_BTN_1_PORT 1 // Button S1 by YUAN
#define HAL_BOARD_IO_BTN_1_PIN 2无线点灯现象
工程编译成功后分别上传至ZigBee发送节点和ZigBee接收节点 按下发送节点的按键进行控制指令发送观察接收节点板的LED1状态
