第五周CC2530电源及系统时钟的管理(大课)介绍
CC2530无线单片机看门狗定时器的看门狗模式应用
理论探索ＣＣ２５３０无线单片机看门狗定时器的看门狗模式应用徐小云摘要：随着计算机技术的快速发展，嵌入式技术、智能家居系统日趋成熟，并逐步发展成为比较关键的一门技术学科。
本文介绍的是一款无线单片机CC2530看门狗的应用及实现方案，通过将WDT（Watch Dog Timer）运行在看门狗模式中，实现软件在跑飞的情况下CPU自恢复的一种功能。
关键词：CC2530 嵌入式技术智能家居看门狗近年来，在高科技的引领下，人们的生活水平逐步提高，对生活质量的要求也在不断提升。
为了提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境，结合嵌入式技术、计算机技术发展起来的智能家居系统得到了广泛应用。
一、CC2530简介CC2530可作为智能家居系统中的主控芯片，是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。
CC2530能以非常低的总材料成本建立强大的网络节点。
CC2530的片内资源有I/O、定时器、UART、ADC、看门狗等，看门狗定时器作为CC2530内部的一个重要部件，应用非常广泛重要。
二、看门狗定时器的看门狗模式应用对于电噪声、电源故障、静电8192和32768的计数值设置。
如果计数器达到选定定时器的间隔值，看门狗定时器就为系统产生一个复位信号。
如果在计数器达到选定定时器的间隔值前，执行了一个看门狗清除序列，计数器就复位到0，并继续递增。
看门狗清除的序列包括在一个看门狗时钟周期内，写入0xA到WDCTL.CLR［3:0］，然后写入0x5到同一个寄存器位。
如果这个序列没有在看门狗周期结束之前执行完毕，看门狗定时器就为系统产生一个复位信号。
当看门狗模式下WDT使能，不能通过写入WDCTL.MODE［1:0］位改变这个模式，且定时器间隔值也不能改变。
2.硬件设计以最简单的点灯事件为例，说明WDT如何实现CPU的自恢复。
在硬件设计方面，采用的是图1所示的硬件结构图。
CC2530无线片上系统概述解析
知识点 CC2530无线片上系统概述一、教学目标：掌握CC2530无线片上系统的组成理解CC2530无线片上系统的特点。
二、教学重点、难点：重点掌握CC2530无线片上系统组成三、教学过程设计：1.知识点说明CC2530 （无线片上系统单片机）是用于 IEEE 802.15.4、ZigBee 和 RF4CE 应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。
它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。
CC2530 结合了领先的2.4GHz的 RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 单片机，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其他强大的功能。
根据芯片内置闪存的不同容量，CC2530 有四种不同的型号：CC2530F32/64/128/256，编号后缀分别代表具有32/64/128/256KB 的闪存。
CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。
运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。
2.知识点内容1）CC2530芯片主要特性。
2）CC2530的应用领域。
3）CC2530的CUP和内存。
4）CC2530的外设和无线设备。
3.知识点讲解1）对CC2530芯片主要特性的介绍和讲解。
2）从各个方面介绍CC2530的应用领域。
3）CC2530的CUP和内存的组成。
4）CC2530的外设和无线设备组成。
5）本知识点总结。
四、课后作业或思考题：1. CC2530数据帧的基本结构由三部分构成：（）2. 在Zigbee结构中（）与硬件息息相关;3. 属于信息管理API函数的是（）;4. 中国使用的Zigbee工作的频段是（），定义了16 信道；5. 属于CC2530物理存储器的是（）;6. 在Zigbee协议架构中哪一组是属于IEEE802.15.4标准定义的（）;五、本节小结：CC2530的特性、应用领域以及内部的CUP和内存和外面的外设和无线设备。
cc2530课程设计
cc2530课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握cc2530的基本概念、特性以及应用。
具体包括：1.知识目标：–了解cc2530的基本概念和特性。
–掌握cc2530在物联网应用中的基本原理和操作方法。
2.技能目标：–能够使用cc2530进行基本的编程和调试。
–能够利用cc2530设计和实现简单的物联网应用。
3.情感态度价值观目标：–培养学生的创新意识和团队协作精神。
–增强学生对物联网技术的认识，提高他们对物联网技术的兴趣和热情。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括cc2530的基本概念、特性、编程以及应用。
具体安排如下：1.第一章：cc2530概述–cc2530的基本概念–cc2530的特性2.第二章：cc2530编程基础–cc2530的编程环境–cc2530的基本编程语法3.第三章：cc2530应用实例–cc2530在物联网应用中的基本原理–cc2530在物联网应用中的操作方法三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：用于讲解cc2530的基本概念、特性和编程基础。
2.案例分析法：通过分析具体的物联网应用实例，使学生更好地理解cc2530的应用。
3.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手进行编程和调试，提高他们的实际操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的cc2530教材作为主要教学资料。
2.参考书：提供相关的物联网技术参考书籍，供学生自主学习。
3.多媒体资料：制作教学PPT，提供清晰的cc2530操作演示视频等。
4.实验设备：准备cc2530开发板、调试器等实验设备，为学生提供实践机会。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评估方式，包括平时表现、作业、考试等，以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等形式的评估，考察学生的参与度和积极性。
2.作业：布置适量的作业，要求学生在规定时间内完成，以检验学生对课程内容的掌握程度。
CC2530单片机原理及应用课程教学大纲
课程教学大纲一、课程基本情况1、学分： 32、学时： 48 （其中：理论学时：40 实验学时：8 上机学时：0）3、课程类别：专业限选必修课4、适用专业：计算机科学与技术、网络工程、物联网工程5、先修课程：《数字电子技术》、《模拟电子技术》、《C语言程序设计》6、后续课程：《嵌入式系统》、《传感网技术》7、开课单位：计算机与控制工程学院二、课程说明目前，单片机课程是计算机科学与技术专业、网络工程专业的一门专业方向限定选修课，是传感网技术课程的先修课，由于CC2530单片机在传感网中应用广泛，所以本课程的任务是讲授CC2530单片机的外设接口和指令。
本课程采用理论与实践相结合的教学方法，并通过每章后的练习和实验，使学生对CC2530内部结构、外设接口、指令编程有深入的理解，为解决实际问题提供必要的指导作用，从而后续的嵌入式系统、传感网技术等课程的学习奠定良好的基础。
三、课程目标通过本课程的学习，使学生掌握CC2530单片机系统的软硬件设计方法，提高学生对CC2530系统的设计能力和动手操作能力，进而培养他们分析和解决实际问题的能力。
在课程教学过程中，通过师生互动，督促学生主动获取知识，培养他们的团队精神和协作能力，培养创新意识。
具体目标如下：1、通过学习单片机的分类、基本原理、物联网体系结构及芯片、WSN与ZigBee 关系、ZigBee定义、ZigBee 技术特点，理解ZigBee协议栈，了解ZigBee芯片，进而初步掌握CC2530单片机实现Zigbee技术的方法。
2、通过学习IAR安装和使用，驱动的安装，辅助设备的安装，理解 CC2530硬件组成，了解它们的设计原理，能够正确选择硬件开发平台，熟练掌握CC2530开发环境的搭建和使用。
3、通过学习CC2530结构框架、通用I/O寄存器、通用I/O中断、外设 I/O寄存器、振荡器和时钟配置、电源管理模式、ADC 操作及寄存器，理解这些模块的工作原理及相关程序的设计、调试方法；通过学习CC2530串口寄存器、掌握波特率的设置、串口中断、串口数据传输，CC2530 DMA控制器的使用，理解CC2530定时器1的主要功能、工作模式、相关寄存器及应用，定时器3、4的主要特点、运行模式、控制寄存器及应用，掌握CC2530的异步串口、定时器模块的工作原理及相关程序的设计、调试方法。
4第5章 CC2530 简介4
存储器
CODE: 一个只读的存储空间，用于程序存储。这一存储空间 地址是64KB。 DATA：一个读/写的数据存储空间，可以直接或间接被一个 单周期CPU 指令访问。这一存储空间地址是256字节。DATA 存储空间较低的128 字节可以直接或间接寻址，较高的128 字节只能间接寻址。 XDATA：一个读/写的数据存储空间，通常需要4-5 个CPU 指 令周期来访问。这一存储空间地址是64KB。而且访问XDATA 存储器慢于访问DATA，因为CODE 和XDATA 存储空间共享 CPU 内核上的一个通用总线，因此来自CODE 的指令预取可 以不必和XDATA 访问并行执行。
存储器
SFR：一个读/写的寄存器存储空间，可以直接被一个CPU 指令访问。这一存储空间含有128 字节。对于地址是被8 整 除的SFR 寄存器，每一位还可以单独寻址。 这四个存储空间在8051 结构中是分开的，但是在设备中有部 分是重叠的，以减轻DMA 传输和硬件调试操作的负担。
储存器映射
存储器映射在两个重要方面不同于标准的8051内存映射。 首先，为了使得DMA 控制器访问全部物理存储空间，并由此 使得DMA 在不同8051 存储空间之间进行传输，CODE 和 SFR 部分存储空间映射到XDATA 存储空间。 第二，CODE 存储器空间映射可以使用两个备用机制。 第一个机制是，只有程序存储器（即闪存存储器）映射到 CODE 存标准的8051 映射储空间。这一映射设备复位后默认 使用的。第二个机制用于执行来自SRAM 的代码。在这种模 式下，SRAM 映射到0x8000 到(0x8000 + SRAM_SIZE –1)的 区域。这一映射如图2-2 所示。执行来自SRAM 的代码提高了 性能，并减少了功率消耗。
执行的。因此现有的软件必须适用使用MPAGE而不是P2。
单片机技术与应用08_CC2530电源管理应用
OSC：CLKCONSTA.OSC 反映当前的设置。
TICKSPD[2：0]：注意TICKSPD 可以设置为任意值，但是结果受OSC设置的限制，即如果OSC=1且 TICKSPD=000，TICKSPD 读出001 且实际TICKSPD 是16 MHz。
CLKSPD：结果受OSC设置的限制，即如果OSC=1且CLKSPD=000，CLKSPD读出001且实际CLKSPD是 16 MHz。还要注意调试器不能和一个划分过的系统时钟一起工作。当运行调试器，当OSC=0， CLKSPD的值必须设置为000，或当OSC=1设置为001。
1 ： 16 MHz RCOSC
定时器标记输出设置。不能高于OSC 位设置的系统时钟
5:3 TICKSPD[2:0]
001
R/W
000 ： 32 MHz 011 ： 4 MHz
001 ： 16 MHz 100 ： 2 MHz
010 ： 8 MHz 101 ： 1 MHz
110 ：500 kHz 111 ：250 kHz
2、相关寄存器
睡眠模式控制寄存器SLEEPCMD
位
名称
复位 R/W
描述
禁用32 kHz RC振荡器校准。 7 OSC32K_CALDIS 0 R/W 0：使能32 kHz RC振荡器校准。
1：禁用32 kHz RC振荡器校准。
6:3
-
000 0 R0 保留
2
-
1 R/W 保留。总是写作1。
1:0
MODE[1:0]
R 保留
状态位，表示上一次复位的原因。如果有多个复位，
寄存器只包括最新的事件。
R
00：上电复位和掉电探测。 01：外部复位。
10：看门狗定时器复位。
实验2：CC2530 定时器实验
计算机科学与技术学院实验报告课程名称：无线传感器网络原理与应用实验二：CC2530定时器实验一、实验目的了解并学会使用 CC2530 芯片的定时器。
二、实验内容用定时器 1 和定时器 3 采用中断方式实现定时，分别控制红绿灯的状态翻转。
定时器 1 自由运行模式，8 分频；定时器 3 自由运行，128 分频。
定时器1 为16 位定时器，在自由运行模式下，从 0x0000 到 0xFFFF 反复计数；定时器 3 为 8位定时器，在自由运行模式下，从 0x00 到 0xFF 反复计数。
当到达计时值时，定时器会产生中断，中断函数就是处理相应定时器产生的中断。
三、实验环境硬件：鼎轩 WSN 实验箱（汇聚网关、烧录线），PC 机；软件：IAR 软件。
四、实验步骤CC2530 芯片包含四个定时器（Timer1、Timer2、Timer3、Timer4）和一个休眠定时器（Sleep Timer）。
Timer1 是 16 位的定时器，支持典型的定时/计数功能以及 PWM 功能，该定时器共有三个捕捉/比较通道，每个通道使用一个单独的 I/O 引脚。
Timer1 的时钟频率是由系统时钟分频得到，首先由寄存器中的 CLKON.TICKSPD 分频，系统时钟是32MHz的情况下， CLKON.TICKSPD可以将该时钟频率分频到32MHz （TICKSPD为 000）、16MHz（TICKSPD 为 001）、 8MHz （TICKSPD 为 010）、4MHz（TICKSPD为 011）、 2MHz （TICKSPD 为 100）、 1MHz （TICKSPD 为101）、 0.5MHz （TICKSPD为 110）、 0.25MHz （TICKSPD 为 111）；分频后的时钟频率可以被 T1CTL.DIV 分频，分频数为 1、8、32、128。
因此，在 32MHz 的系统频率下，Timer1 的最小时钟频率为 1953.125Hz，最大时钟频率为 32MHz。
CC2530定时器
CC2530定时器CC2530定时器定时器介绍什么是定时器?定时器是⼀种能够对输⼊时钟(或脉冲)进⾏计数，在达到计数值时可以触发中断的外设。
定时器有哪些作⽤?定时器功能: 对输⼊的时钟进⾏计数，达到计数值可以触发中断。
输⼊计数器功能: 对外部的脉冲个数输⼊进⾏计数。
PWM输⼊捕获功能: 可以获取输⼊的PWM的频率和脉宽信息。
PWM输出功能: 按⼀定频率和脉宽输出PWM信号。
PWM = Pulse width modulation，是⼀种脉宽调制技术，可以利⽤脉冲的宽度控制LED的亮度、电机的转速等。
寄存器分析功能图寄存器⾃由运⾏模式取模模式向上向下计数模式定时器1分析定时器1是⼀个16位的定时器，主要有以下⼏个功能：5个通道，每隔通道可以单独设置计数值。
可以设置输⼊捕获的边沿(上升沿、下降沿、双边沿)⾃由运⾏模式、取模模式、向上/向下计数模式时钟分频可以设置为1、8、32、128每隔通道都可以触发中断可以触发DMA请求⼯作模式介绍⾃由运⾏模式: 计数值⾃增达到0xFFFF之后归零，重新开始计数。
取模模式: 计数值⾃增到T1CC0配置的数字后归零，重新开始计数。
向上/向下计数模式: 计数值先⾃增到T1CC0，然后开始⾃减到0，然后再次开始⾃增(这个就是呼吸灯的⼯作⽅式，不知道还有什么作⽤)。
由于每⼀种模式下的配置不同，这⾥使⽤定时器来实现控制LED以1Hz的频率闪烁，也就是亮0.5S,然后灭0.5秒。
那么需要配置为取模模式⽐较⽅便，到达设定值后⾃动归零，重新开始计数。
相关的寄存器有：T1CC0H:T1CC0L计数值的⾼8位和低8位。
T1STAT.CH0IF定时器1的通道1中断标志，写⼊0清除标志。
T1STAT.OVFIF定时器1的计数溢出中断标志，写⼊0清除标志。
IEN1.T1EN定时器1的中断开关。
TIMIF.OVFIM定时器1的中断溢出使能位。
具体实现定时器1的通道0的初始化//16MHz RC是默认的时钟源，没有校准的时候误差是正负18%//定时器的⼯作频率 16MHz / 128 = 125000Hz//定时500ms,也就是计数62500//周期应该是1秒，实测940毫秒，RC的误差，切换到外部晶振应该会准确⼀些的。
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名称
OSC32K
复 位 1
R/W
描述
6
OSC
1
R/W 32KHz时钟振荡器选择。设置该位只能发起一个时钟 源改变。要改变该位，必须选择16MHz RCOSC作为系 统时钟。 0：32KHz XOSC 1：32KHz RCOSC R/W 系统时钟源选择。设置该位只能发起一个时钟源改变。 0：32MHz XOSC CLKCONCMD &= ~0x40; 1：16MHz RCOSC R/W 定时器标记输出设置。不能高于通过OSC位设置的系 统时钟设置。 000：32MHz 001：16MHz 010：8MHz 011：4MHz 100：2MHz 101：1MHz 110：500KHz 111：250KHz 注：CLKCONCMD.TICKSPD可以设置为任意值，但 是结果受CLKCONCMD.OSC设置的限制。
X&=~(1<<n);
2.当变量X的第n位需置1，其它位不变，可使用:
X|=(1<<n);
3.当需要检测Px的第n位是否为0时，可以使用 :
if((Px & (1<<n))==0),else 输出
4.当需要检测Px的第n位是否为1时，可以使用 : if((Px|(~(1<<n))) ==1),else 输出
16MHz内部RC振荡器（简称16MHz RC振荡器）：
也可以为内部时钟提供时钟源，但是16MHz RC振荡器不能用于RF收发器 操作。对于一些应用程序来说32MHz晶振的启动时间较长，设备可以采用 先运行16MHz RC振荡器，直到32MHz晶振稳定。
32KHz外部晶振（简称32KHz晶振）
运行在32.768KHz上，为系统需要的时间精度 提供一个稳定的时钟信号。
单片机原理与应用
教学回顾
• 大课 （1）CC2530和8051的关系； （2）CC2530结构； （3）物理存储器的映射（难点） （4）CC2530 GPIO口编程（重点） • 小课 （1）点亮一盏发光二极管并闪烁； （2）8051上的C语言——位运算
2
教学回顾
1.当变量X的第n位需清0，其它位不变，可使用:
器使系统运转起来，当32MHz晶振稳定之后才使用32MHz晶振作为主时
钟源 可以通过操作时钟寄存器选择使用哪个时钟源。
时钟寄存器主要有两个寄存器： 时钟控制命令寄存器CLKCONCMD 时钟控制状态寄存器CLKCONSTA 8
2. 系统时钟及寄存器
CLKONCMD时钟控制命令寄存器
位
7
不能同时使用
32KHz内部RC振荡器（简称32KHZ RC振荡器）
运行在32.753KHz上，当系统时钟需要校准时使用此振 荡器，校准只能发生在系统时钟工作由16MHz RC震荡器 转到32MHz晶振的时候。
7
2. 系统时钟及寄存器
CC2530内部有一个内部系统时钟或主时钟。 在CC2530中系统时钟源是从所选的主系统时钟源获得的，主时钟一般由 32MHz晶振或16MHz RC振荡器提供。由于32MHz晶振启动时间比较长， 因此当选用32MHz晶振作为主时钟源时，内部首先选择16MHz RC振荡
两个低频振荡器
32KHz内部RC振荡器
RC振荡器：成到温度、湿度的影响； 晶体振荡器：振荡频率一般都比较稳定，但价格要稍高点，使用时一般还需 要接两个15-33pF起振电容。 6
1. 振荡器的作用
32MHz外部晶振（简称32MHz晶振）：
除了为内部时钟提供时钟源之外，主要用于RF收发器。
6
OSC
1
R
2. 系统时钟及寄存器
CLKCONSTA时钟控制状态寄存器
位 5：3 名称 TICKSPD 复位 R/W 描述 001 R 当前设定定时器标记输出 000：32MHz 001：16MHz 010：8MHz 011：4MHz 100：2MHz 101：1MHz 110：500KHz 111：250KHz 001 R 当前时钟速度 000：32MHz 001：16MHz 010：8MHz 011：4MHz 100：2MHz 101：1MHz 110：500KHz 111：250KHz
//设置时钟晶振为32MHZ
5：3
TICKSPD
001
9
2. 系统时钟及寄存器
CLKONCMD时钟控制命令寄存器
描述 复 R/W 位 2：0 CLKSPD 001 R/W 时钟速度。不能高于通过OSC位设置的系统时 钟设置。标识当前系统时钟频率。 000：32MHz 001：16MHz 010：8MHz 011：4MHz 100：2MHz 101：1MHz 110：500KHz 111：250KHz 注：CLKCONCMD.TICKSPD可以设置为任意 值，但是结果受CLKCONCMD.OSC设置的限 制。 位 名称
3
本周教学主要内容
• CC2530电源的管理 • CC2530系统时钟的编程（难点）
4
教学目标
• 掌握CC2530电源的管理； • 掌握CC2530系统时钟编程方法;
5
一、 振荡器 CC2530共有四个振荡器，它们为系统时钟提供时钟源。
32MHz外部晶振 两个高频振荡器 16MHz内部RC振荡器 32KHz外部晶振
2：0
CLKSPD
12
二、 电源管理和复位 CC2530提供多种供电模式，不同的工作方式需要在 相应的供电模式下进行，因此CC2530在工作时首先 要选择供电模式 。
13
1. 供电模式
CC2530的供电模式有五种：
主动模式
空闲模式 PM1、PM2和PM3 其中主动模式又称一般模式或完全功能模式。不同 的供电模式对系统运行的影响不同
10
2. 系统时钟及寄存器
CLKCONSTA时钟控制状态寄存器
位 7 名称 OSC32K 复位 1 R/W R 描述 当前选择的32KHz时钟源 0：32KHz 晶振 1：32KHz RCOSC 当前选择系统时钟。 0：32MHz XOSC 1：16MHz RCOSC
//设置当前时钟为32MHz晶振 CLKCONSTA &= ~0x40; 11
14
1. 供电模式 供电模式 高频振荡器 主动模式 32MHz晶振或 16MHzRC振荡器 空闲模式 32MHz晶振或 16MHzRC振荡器 PM1 无 PM2 PM3 无 无 低频振荡器 32KHz晶振或 32KHzRC振荡器 32KHz晶振或 32KHzRC振荡器 32KHz晶振或 32KHzRC振荡器 32KHz晶振或 32KHzRC振荡器 无 稳压器 ON ON ON OFF OFF