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无线控制网络综合实验实验报告

无线控制网络综合实验

实验报告

姓名：

学号：

分组编号：

小组成员：

指导老师：

2016年3月

实验3.1 LED灯控制实验

一、实验目的

1、熟悉UP-CUP IOT-6410-II实验系统的硬件组成及使用方法，熟悉Zigbee模块的硬件接口；

2、熟悉和掌握使用IAR集成开发环境，编写程序实现利用CC2530的IO口控制LED闪烁的功能。

二、实验原理

1、硬件原理

CC2530控制LED 的电路原理图如图3-1-1所示。

CC2530核心板上预留了两个LED，采用共阳极驱动方式，分别由CC2530的P1.0和P1.0控制，通过控制这两个IO口输出低电平即可点亮对应LED。

图3-1-1 LED硬件原理图

IO口的控制是通过对CC2530相关寄存器的操作实现的，其中部分IO相关寄存器如图3-1-2所示。具体操作过程见软件设计部分。

图3-1-2 部分IO相关寄存器

2、软件原理

(1)、首先设置P1SEL寄存器，选择IO口的通用IO功能；

(2)、设置P1DIR寄存器，选择P1.0和P1.1口的输入输出方向为输出方向；

(3)、通过设置P1寄存器的第0位和第1位即可控制LED的亮灭，其中P1寄存器是可位寻址的，即可直接使用P1_x操作。

程序主函数如下。

void main(void){

Initial(); //调用初始化函数，初始化P1.0和P1.1口，包括对寄存

//器P1SEL和P1DIR的操作

LED1 = 0; //LED1点亮

LED2 = 0; //LED2点亮

while(1){

LED2 = !LED2; //LED2闪烁

Delay(50000);

}

}

三、实验步骤

1、调整硬件：使用配套USB线连接PC机和UP-CUP IOT-6410-II型设备，设备上电，确保打开Zigbee模块开关供电，并使用CCD_SETKEY选择要使用的Zigbee模块；

2、创建工程：打开IAR Embedded Workbench for MCS-51嵌入式开发环境，按下列步骤建立新工程；

(1)．选择file→new→Workspace新建一个工作空间；

(2)．选择Project→Greate New Project...弹出图3-1-3建立新工程对话框，然后确认Tool chain栏已经选择8051，在Project templates:栏选择Empty project，点击下方OK按钮；

图3-1-3 建立新工程

(3)．选择工程的保存位置，如图3-1-4；

图3-1-4 保存工程

(4)．保存Workspace工作空间并选择保存位置，如图3-1-5；

图3-1-5 保存Workspace

3、配置工程选项

按照《物联网综合实验系统实验指导书V1.3》的说明对工程进行配置，其中部分配置的说明如下：

(1)．Code model和Data model可以调节程序寻址范围的大小，要根据实际程序的大小进行调节；

(2)．Stack/Heap标签：用于调整堆栈的大小；

(3)．Linker选项,Output标签：用于输出编译生成的文件，用于下载到芯片运行，可以输出.hex、.bin或.txt等多种格式；

(4)．Debugger：用于选择软件调试的方式和使用的仿真器类型。

4、新建和添加程序源文件

使用工具栏新建一个空的程序文本文件，保存为main.c，在工程名上点右键，在弹出的快捷菜单中选择Add→Add File…，弹出文件打开对话框，选择需要的文件点击添加即可将文件添加到工程。

至此，一个可用的工程模板就创建好了，可以将该工程保存一份便于以后直接使用。

4、编写编译和链接程序

根据需求编写或添加程序，选择Project→Make或直接按F7键编译和连接工程。

5、程序下载和调试

(1)、安装仿真器驱动：根据《物联网综合实验系统实验指导书V1.3》的说明安装好仿真器的驱动程序；

(2)、调试和运行：

选择菜单Project→Debug或按快捷键CTRL+D进入调试状态，调试状态可以进行单步运行、查看变量、设置断点等操作，方便调试程序；

现在程序已经下载到了CC2530中了，退出DEBUG模式后按一下复位按键程序就开始全速执行了。

调试界面如图3-1-6所示。

图3-1-6 软件调试界面

四、实验结果

程序全速运行时可以看到LED1保持亮的状态，而LED2在不断闪烁。

实验3.2 Timer1控制实验

一、实验目的

1、练习和巩固嵌入式开发环境IAR及CC2530通用IO口的使用方法；

2、学习和掌握CC2530的Timer1定时器的使用。

二、实验原理

1、硬件原理

用到的LED控制电路与实验3.1 LED控制实验相同，同时使用了CC2530的内部外设定时器1。

CC2530内部有一个16为的Timer1，其主要特性如下：

①. 具有3个捕获/比较通道；

②. 支持上升沿、下降沿或任意边沿输入捕获模式；

③. 比较模式支持置位、清除或反转外部输出；

④. 三种计数模式：

⑤. 输入时钟支持1，8，32或128预分频；

⑥. 每个捕获/比较和计数结束都能产生中断请求；

⑦. DMA触发功能。

Tmer1包含的寄存器有：

图3-2-1 Timer1的相关寄存器

2、软件原理

软件主函数如下：

初始化函数Initial();主要初始化了IO引脚和Timer1的T1CTL寄存器。

然后采用软件轮询IRCON的方式判断定时器是否溢出，如果溢出则改变标志TempFlag的值，进而改变LED的状态。

void main(){

Initial(); //调用初始化函数

LED1 = 0; //点亮

LED1 while(1){

if(IRCON > 0) {

IRCON = 0; //清除溢出标志

TempFlag = !TempFlag;

}

if(TempFlag){

LED2 = LED1;

LED1 = !LED1;

Delay(6000);

}

}

}

三、实验步骤

1、使用配套USB线连接PC机和UP-CUP IOT-6410-II型设备,设备上电，确保打开Zigbee模块开关供电；

2、使用CCD_SETKEY按键选择Zigbee仿真器要连接的Zigbee设备模块(根据LED指示灯判断)；

3、启动IAR开发环境，新建和配置工程，将\exp\Basic\Exp2实验工程中代码拷贝到新建工程中；

4、在IAR开发环境中编译、运行、调试程序。

四、实验结果

可以看到LED1和LED2轮流闪烁一段时间，然后静止相同时间，然后又开始闪烁，如此循环，实验调试界面如下图。

实验3.7 模拟电压AD转换实验

一、实验目的

1、学习和掌握CC2530内部ADC的使用和调试方法；

2、掌握CC2530的USART串口的使用方法，并会使用PC机的串口调试软件。

二、实验原理

1、硬件原理

本实验用到了CC2530的内部ADC和USART，ADC的控制寄存器如图3-7-1，它有3个控制寄存器：ADCCON1、ADCCON2和ADCCON3。

图3-7-1 ADC控制寄存器

USART的控制寄存器如图3-7-2所示，具体功能见CC2530的User's Guide。

图3-7-2 USART寄存器列表

2、软件原理

通过InitUart();和InitialAD();函数分别对USART和ADC进行初始化，ADC 转换完毕后可以在ADCL和ADCH寄存器中读到转换后的值，使用prints(type data)函数将数据发送到串口。

三、实验步骤

1、使用配套USB线连接PC机和UP-CUP IOT-6410-II型设备，设备上电，

确保打开Zigbee模块开关供电；

2、使用CCD_SETKEY按键选择Zigbee仿真器要连接的Zigbee设备模块（根据LED指示灯判断）；

3、将系统配套串口线一端连接PC机，一端连接到平台上靠近USB串口（RS232-2）上；

4、启动IAR开发环境，新建工程，将\exp\Basic\Exp7实验工程中代码拷贝到新建工程中；

5、在IAR开发环境中编译、运行、调试程序；

6、由于PC机自带的超级终端不能显示输入的字符（也许是我们不会），所以我们安装了一个串口调试助手软件用于串口通讯。将串口调试助手设置为串口波特率57600、8位、无奇偶校验，无硬件流模式，即可在助手中收到模块传递过来的模拟电压经过A/D转换后的数值。

四、实验结果

实验结果如图3-7-3所示。

图3-7-3 实验3-7结果

实验3-9 串口收发数据实验

一、实验目的

1、练习和熟练掌握CC2530的USART的使用方法。

二、实验原理

1、硬件原理

用到的LED和USART寄存器如前所述。

2、软件原理

(1)、初始化LED引脚和USART寄存器；

(2)、首先CC2530处于接收模式，收到数据后产生中断并在中断函数中读出接收到的数据到temp中，然后将收到的数据存到receive_buf[]中。同时判断是否为回车或字符数大于30个，是则进入发送模式，将收到的数据通过串口重新发回PC机。

三、实验步骤

1、使用配套USB线连接PC机和UP-CUP IOT-6410-II型设备，设备上电，确保打开Zigbee模块开关供电；

2、使用CCD_SETKEY按键选择Zigbee仿真器要连接的Zigbee设备模块（根据LED指示灯判断）；

3、将系统配套串口线一端连接PC机，一端连接到平台上靠近USB串口（RS232-2）上；

4、启动IAR开发环境，新建工程，将\exp\Basic\Exp9实验工程中代码拷贝到新建工程中；

5、在IAR开发环境中编译、运行、调试程序；

6、使用串口调试助手（注意：字符串必须以回车键结束或输入字符串长度超过30个字符，才会显示）连接串口，设置串口波特率57600、8位、无奇偶校验，无硬件流模式，当向串口调试助手的数据发送去输入数据输入回车结束符时，将在出口调试助手的接受去看到串口输入的数据。

四、实验结果

可以看到，当发送低于30个字符的数据加回车时，将在接收窗口收到发出的数据。当发送数据大于30时，多余的部分将被抛弃，只返回了前30个字符。

实验结果如图3-9-1所示。

图3-9-1 USART收发实验实验结果

五、思考发现

这里USART的中断服务函数每次只能接收一个字节数据，并将其暂存到了temp中，在主函数中在对这个字节进行具体操作。也就是说，如果主函数没来得及操作完串口就收到了下一个字节的数据，这时新收到的一个字节数据将覆盖掉上一次暂存到temp中的一字节数据，造成数据丢失。实际测试中在receive_buf[counter++] = temp;语句对temp进行操作前加一段延时，真的造成了数据的丢失，丢失规律为每隔1个字符就丢失特定个字符。

实验3-10 串口控制LED实验

一、实验目的

1、练习和巩固CC2530串口的使用，并将其与IO口控制相结合。

二、实验原理

1、硬件原理

LED和USART相关的原理图和寄存器原理如前所述。

2、软件原理

(1)、首先同样使用InitUart();和InitLed();函数初始化串口和LED；

(2)、将CC2530串口设置为接收模式，收到数据后在中断服务函数中将其存到temp中，并在主函数中将收到的整个数据存到receive_buf[]中，修改标志，然后判断收到的数据指示的操作并控制LED执行相应的操作。

三、实验步骤

1、使用配套USB线连接PC机和UP-CUP IOT-6410-II型设备，设备上电，确保打开Zigbee模块开关供电；

2、使用CCD_SETKEY按键选择Zigbee仿真器要连接的Zigbee设备模块（根据LED指示灯判断）；

3、将系统配套串口线一端连接PC机，一端连接到平台上靠近USB串口（RS232-2）上；

4、启动IAR开发环境，新建工程，将\exp\Basic\Exp10实验工程中代码拷贝到新建工程中；

5、在IAR开发环境中编译、运行、调试程序；

6、使用串口调试助手连接串口，设置串口波特率57600、8位、无奇偶校验，无硬件流模式，当向串口输入相应数据格式的数据时，即可控制LED灯的开关；LED1开： 11回车

LED1关： 10回车

LED2开： 21回车

LED2关： 20回车

四、实验结果

当输入对应的控制代码时能够正确控制LED的相应操作，而输入其它字符时LED不会变化。同时当输入以上述3字节代码开头的长于3字节的数据时（串口调试助手是可以的，超级终端输入回车时已经将数据发送出去了）也能正确控制LED。

实验结果如图3-10-1。

图3-10-1 实验结果

实验3.11时钟显示实验

一、实验目的

1、练习和巩固CC2530的定时器1和串口的使用；

2、练习和掌握使用定时器产生指定周期的信号，学会使用Timer的中断。

二、实验原理

1、硬件原理

LED、Timer1和USART相关的原理图和寄存器原理如前所述。

2、软件原理

(1)、主函数中先调用InitUart();InitLed();和InitT1();三个函数初始化USART、LED和Timer1；

(2)、串口中断函数用来判断收到的数据是否为s起始地，是则将收到的前十个数据暂存到timeSet[]中，然后调用void setTimeTemp(char *p)函数设置时间；

(3)、定时器中断函数用来产生指定时间的定时，当产生30000次中断（即定时器溢出30000次）时，改变变量的值和LED的状态，并在主函数中刷新时间，然后将新时间通过串口发送出去。

三、实验步骤

1、使用配套USB 线连接PC机和UP-CUP IOT-6410-II型设备，设备上电，确保打开ZIEBEE模块开关供电；

2、使用CCD_SETKEY按键选择Zigbee仿真器要连接的Zigbee设备模块(根据LED指示灯判断)；

3、启动IAR开发环境，新建工程，将\exp\Basic\Exp11 实验工程中代码拷贝到新建工程中；

4、在IAR开发环境中编译、运行、调试程序；

5、使用串口调试助手连接串口，设置串口波特率57600、8位、无奇偶校验位、无硬件流模式，运行程序，即可看到模拟时间的计数。当向串口输入相应格式的数据时，即可设置时间：s+12+50+30设置时间为12时50分30秒。四、实验结果

上电后可以在串口调试助手中收到实时的时间显示，通过发送s+11+28+08可以设置时间为当前时间，并成功运行计时。

实验结果如图3-10-1。

图3-10-1实验结果