《無線傳感網(wǎng)組建技術(shù)》高職全套教學(xué)課件

任務(wù)1 搭建無線傳感網(wǎng)的開發(fā)環(huán)境

任務(wù)1準(zhǔn)備開發(fā)工具任務(wù)2安裝工具軟件任務(wù)3建立傳感網(wǎng)開發(fā)環(huán)境任務(wù)4BasicRF遠(yuǎn)程控制LED燈任務(wù)5在BasicRF中用串口收發(fā)數(shù)據(jù)任務(wù)6用BasicRF遠(yuǎn)程采集聲音任務(wù)7用BasicRF遠(yuǎn)程采集氣體傳感數(shù)據(jù)任務(wù)8在ZStack中控制LED閃爍任務(wù)9在ZStack中用串口收發(fā)數(shù)據(jù)任務(wù)10在ZStack中用NV存儲器保存數(shù)據(jù)任務(wù)11用計算機(jī)控制遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)上的燈任務(wù)12分組傳輸數(shù)據(jù)任務(wù)13顯示網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的地址任務(wù)14用ZStack制作遠(yuǎn)程防盜監(jiān)測器任務(wù)15用ZStack制作遠(yuǎn)程光照信息采集器任務(wù)16用ZStack制作遠(yuǎn)程溫濕度采集器全套可編輯PPT課件任務(wù)要求

查閱相關(guān)資料，弄清楚開發(fā)無線傳感網(wǎng)所需要的軟硬件工具，了解各軟硬件工具的主要功能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、選擇的原則和注意事項(xiàng)，確定所需準(zhǔn)備的工具軟件、ZigBee開發(fā)板、仿真器和傳感器模塊，并填寫好開發(fā)工具準(zhǔn)備清單，然后在網(wǎng)上搜索并下載或采購這些工具軟件、ZigBee開發(fā)板、仿真器和傳感器模塊，為后續(xù)開發(fā)無線傳感網(wǎng)作好準(zhǔn)備。全套可編輯PPT課件1.準(zhǔn)備工具軟件

開發(fā)無線傳感網(wǎng)的工具軟件主要有IAR集成開發(fā)工具、BasicRF軟件包、ZStack-CC2530協(xié)議棧軟件包、SmartRFFlashProgrammer、串口調(diào)試助手、仿真器驅(qū)動程序、USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動程序等7個，如圖所示。全套可編輯PPT課件1.準(zhǔn)備工具軟件

在這些工具軟件中，IAR集成開發(fā)工具主要用于程序的編輯和調(diào)試，是開發(fā)無線傳感網(wǎng)時使用最頻繁的工具軟件。ZStack-CC2530協(xié)議棧軟件包是TI公司為方便用戶組建ZigBee網(wǎng)絡(luò)而編寫的組網(wǎng)庫函數(shù)，主要用于組建ZigBee網(wǎng)絡(luò)。BasicRF軟件包包括TI公司編寫的swrc135b軟件包和國內(nèi)新大陸公司改編的CC2530_lib軟件包，這2個軟件包都用于組建點(diǎn)對點(diǎn)無線通信網(wǎng)絡(luò)。TI公司的swrc135b軟件包只提供了無線通信的API函數(shù)，新大陸公司的CC2530_lib軟件包則對swrc135b軟件包重新分類，刪除了一些不必要的外設(shè)庫函數(shù)，增加了適用于新大公司開發(fā)板的外設(shè)庫函數(shù)和定時器、串口等單片機(jī)功能部件的API函數(shù)。SmartRFFlashProgrammer軟件是程序燒錄軟件，其功能是將IAR產(chǎn)生的hex文件燒寫至CC2530單片機(jī)中。在上述這些軟件中，CC2530_lib軟件包可到新大陸公司網(wǎng)站上下載，或者找新大陸公司客服索取，新大陸公司的網(wǎng)址為/，其他軟件可在TI公司網(wǎng)站上下載，TI公司的網(wǎng)址為/。

2．準(zhǔn)備開發(fā)板和仿真器

開發(fā)板的功能是承載和運(yùn)行用戶所編寫的無線傳感網(wǎng)程序，缺少了開發(fā)板就無法進(jìn)行無線傳感網(wǎng)組建實(shí)踐。選擇開發(fā)板需要注意的問題主要有以下4點(diǎn)：（1）開發(fā)板上的單片機(jī)為CC2530。CC2530單片機(jī)是TI公司生產(chǎn)的基于8051內(nèi)核的無線單片機(jī)，它是ZigBee網(wǎng)絡(luò)專用的單片機(jī)，TI公司開發(fā)的BasicRF資源包和ZStack資源包是基于CC2530單片機(jī)的軟件包，沒有CC2530單片機(jī)，這些軟件包無法使用。（2）傳感器接口多，能兼容市面上多數(shù)傳感器模塊。組建傳感網(wǎng)需要接入許多傳感器，豐富的傳感器接口可方便初學(xué)者直接插接市面上常用的傳感器模塊，提高實(shí)踐效率，降低實(shí)踐成本和實(shí)踐的難度。（3）開發(fā)板上要有短路保護(hù)。初學(xué)者實(shí)踐時，難免會出現(xiàn)短路現(xiàn)象，開發(fā)板上帶有短路保護(hù)可以有效地避免因開發(fā)板瞬時短路而燒毀開發(fā)板和計算機(jī)。（4）單片機(jī)的引腳開放。學(xué)習(xí)無線傳感網(wǎng)組建技術(shù)除了要學(xué)習(xí)傳感器控制技術(shù)、無線組網(wǎng)技術(shù)外，還要學(xué)習(xí)CC2530單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)。開發(fā)板上開放了CC2530單片機(jī)的引腳后，一方面可以方便讀者練習(xí)CC2530單片機(jī)的編程技術(shù)，另一方面在進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐時可方便擴(kuò)展電路。2．準(zhǔn)備開發(fā)板和仿真器

2．準(zhǔn)備開發(fā)板和仿真器仿真器的作用主要是調(diào)試程序和下載程序，仿真必須與所要仿真的單片機(jī)相匹配。目前CC2530單片機(jī)的仿真器主要有CCDebugger和SmartRF04EB2種，如圖1-3、圖1-4所示。CCDebugger仿真器是TI公司生產(chǎn)的CC25xx單片機(jī)專用仿真器，其仿真芯片為CC2511，功能強(qiáng)大一些，SmartRF04EB仿真器的仿真芯片為C8051，在組建無線傳感網(wǎng)實(shí)踐中，這兩種仿真器的功能相同，用法也相同。其中，SmartRF04EB仿真器可直接使用CCDebugger仿真器的驅(qū)動程序，讀者可根據(jù)自己的情況任選一種仿真器。在后續(xù)的實(shí)踐中我們使用的仿真器為CCDebugger，如果不作特別說明，其使用方法和步驟完全適用于SmartRF04EB仿真器。2．準(zhǔn)備開發(fā)板和仿真器在選擇仿真器時要特別注意仿真器接口上的信號定義，要求仿真器接口上的信號定義與開發(fā)板的仿真器接口信號定義保持一致。否則就無法仿真和下開程序。MFIOT-Z開發(fā)板上的仿真器接口定義如圖1-5所示。選擇仿真器時應(yīng)選擇接口信號定義如圖1-6所示的仿真器，這樣可用10P的排線直接連接仿真器與開發(fā)板。

3．準(zhǔn)備傳感器模塊

按照傳感器的功能或被測的物量量來分，傳感器的種類非常多，但從傳感器輸出的數(shù)據(jù)類型來看，傳感器主要有3類。第一類是開關(guān)量傳感器，其輸出量為0或者1的開關(guān)信號，如聲音傳感器、振動傳感器、人體紅外傳感器等。第二類是模擬量傳感器，其輸出量為連續(xù)變化的模擬信號，如光照度傳感器、氣體傳感器等。第三類是總線型數(shù)據(jù)傳感器，也叫做邏輯傳感器，其輸出數(shù)據(jù)按照某種約定由若干位二進(jìn)制數(shù)組成，例如，DHT11/SHT11、MPU6050等。在學(xué)習(xí)無線傳感網(wǎng)組建技術(shù)時不可能也沒有必要準(zhǔn)備太多的傳感器，建議讀者按以下要求準(zhǔn)備傳感器模塊。（1）在開關(guān)量傳感器、模擬量傳感器和邏輯傳感器這3類傳感器中，每類傳感器至少要準(zhǔn)備1個。建議準(zhǔn)備聲音傳感器、人體紅外傳感器、氣體傳感器、光照度傳感器和溫濕度傳感器DHT11。（2）傳感器的工作電壓要與開發(fā)板上傳感器接口上的電壓相匹配。MFIOT-Z開發(fā)板上提供了5V和3.3V兩種電源電壓，所以選擇傳感器的工作電壓應(yīng)為3.3V或者5V。3．準(zhǔn)備傳感器模塊（3）開發(fā)板上傳感器接插口為2.54mm間距的排母，選擇傳感器模塊時，要注意選擇插針間距為2.54mm的傳感器模塊，以便實(shí)踐時將傳感器直接插入開發(fā)板上的傳感器接插口中。（4）開發(fā)板上傳感器接插口的引腳定義如圖1-7所示，選擇傳感器模塊時要注意模塊的引腳定義要與開發(fā)板上傳感器接插口的引腳定義相匹配。

實(shí)踐總結(jié)

組建無線傳感網(wǎng)需要準(zhǔn)備許多軟硬件工具。軟件工具主要有IAR集成開發(fā)工具、ZStack協(xié)議棧軟件包等7種，其中BasicRF軟件包括TI公司的軟件包和新大陸公司的軟件包2種，這些軟件包都可以從各自的官網(wǎng)上下載。在選擇這些軟件時要注意的問題是，ZStack協(xié)議棧的版本要與IAR的版本相匹配，各驅(qū)動程序要與所選用的硬件設(shè)備相匹配。硬件工具主要是開發(fā)板和仿真器。選擇開發(fā)板時要注意的問題是，開發(fā)板上的單片機(jī)為CC2530單片機(jī)，開發(fā)板上傳感器接口要豐富，能直接插接市面上通用的傳感器模塊，單片機(jī)的引腳開放，開發(fā)板具有短路保護(hù)。仿真器可選CCDebugger或者SmartRF04EB仿真器，選擇仿真器時要注意仿真器的接口定義要與開發(fā)板上的接口定義相匹配。選擇傳感器要注意的問題是，傳感器要涵蓋開關(guān)量傳感器、模擬量傳感器和邏輯傳感器，傳感器工作電壓要與開發(fā)板上提供的電壓保持一致，傳感器模塊的接口引腳要與開發(fā)板上傳感器接口引腳相匹配。任務(wù)2 安裝工具軟件

任務(wù)要求安裝IAR等工具軟件、程序燒錄軟件、仿真器和USB轉(zhuǎn)串口的驅(qū)動程序，檢查軟件的安裝和硬件的準(zhǔn)備是否正確，為后續(xù)開發(fā)無線傳感網(wǎng)作好準(zhǔn)備。

1．解壓工具軟件任務(wù)1中準(zhǔn)備的工具軟件為壓縮文件，需要將這些工具包解壓，然后在計算機(jī)中安裝這些工具包。解壓這些工具包的一種簡單方法如下：（1）將所有工具包存放至同一個文件夾中，例如存放到“E:\無線傳感網(wǎng)開發(fā)工具”文件夾中，如圖1-1所示。（2）選中文件夾中的所有壓縮文件，然后用鼠標(biāo)右鍵單擊其中某個選中的文件，在彈出的快捷菜單中選擇“解壓每個壓縮文件至單獨(dú)文件夾”菜單項(xiàng)，如圖1-8所示。Windows就會用WinRAR工具軟件將所選擇的壓縮文件解壓至當(dāng)前文件夾下，解壓后的文件如圖1-9所示。2．安裝IAR集成開發(fā)工具

IAR集成開發(fā)工具軟件為IAREmbeddedWorkbench，安裝IAREmbeddedWorkbench的操作步驟如下：第1步：打開“E:\無線傳感網(wǎng)開發(fā)工具\(yùn)1IAR集成開發(fā)工具”文件夾，然后用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊EW8051-EV-8103-Web文件圖標(biāo)“”，在彈出的快捷菜單中點(diǎn)擊“以管理員身份運(yùn)行”菜單項(xiàng)，打開圖所示安裝向?qū)У臍g迎對話框。2．安裝IAR集成開發(fā)工具第2步：在歡迎對話框中單擊“Next”按鈕，打開如圖所示的在線注冊對話框。2．安裝IAR集成開發(fā)工具第3步：在線注冊對話框的中間是在線注冊按鈕，在此我們不必在線注冊，直接點(diǎn)擊對話框的“Next”按鈕，打開如圖所示許可協(xié)議對話框。2．安裝IAR集成開發(fā)工具第4步：在許可協(xié)議對話框中選擇“Iacceptthetermsofthelicenseagreement”單選鈕，然后點(diǎn)擊“Next”按鈕，打開如圖所示的輸入用戶信息對話框。2．安裝IAR集成開發(fā)工具第5步：在輸入用戶信息對話框中輸入用戶名、公司名以及許可證號，然后單擊“Next”按鈕，打開如圖所示的輸入許可代碼對話框。2．安裝IAR集成開發(fā)工具第6步：在輸入許可代碼對話框的“LicenseKey”文本框中輸入從TI公司購買來的許可代碼，然后單擊“Next”按鈕，打開如圖所示的選擇安裝類型對話框。2．安裝IAR集成開發(fā)工具第7步：在選擇安裝類型對話框中單擊“Complete”單選鈕，然后單擊“Next”按鈕，打開如圖所示的選擇安裝位置對話框。2．安裝IAR集成開發(fā)工具第8步：選擇安裝位置對話框中我們采用系統(tǒng)默認(rèn)的位置，直接單擊“Next”按鈕，打開如圖所示的選擇程序存放位置對話框。2．安裝IAR集成開發(fā)工具第9步：在選擇程序存放位置對話框中我們采用系統(tǒng)默認(rèn)的位置，直接單擊“Next”按鈕，打開如圖所示的準(zhǔn)備安裝對話框?qū)υ捒颉?．安裝IAR集成開發(fā)工具第10步：在準(zhǔn)備安裝對話框中單擊“Next”按鈕，計算機(jī)中就開始安裝IAR，在安裝的過程中會顯示安排進(jìn)度，如果計算機(jī)中安裝了360安全衛(wèi)士，則在安裝的過程中會彈出如圖所示注冊表防護(hù)對話框。2．安裝IAR集成開發(fā)工具第11步：在注冊表防護(hù)對話框中點(diǎn)擊“更多”按鈕，在展開的選項(xiàng)中選擇“允許本次”選項(xiàng)，計算機(jī)中會接著安裝IAR，程序安裝完畢后安裝向?qū)е袝霈F(xiàn)如圖所示的向?qū)ЫY(jié)束對話框。2．安裝IAR集成開發(fā)工具第12步：在向?qū)ЫY(jié)束對話框中單擊“Finish”按鈕，結(jié)束IAR安裝，計算機(jī)中會彈出如圖所示的IAR工作窗口。我們現(xiàn)在還只是建立開發(fā)環(huán)境，還不準(zhǔn)備立即用IAR開發(fā)程序，所以直接點(diǎn)擊窗口右上角的關(guān)閉按鈕，關(guān)閉IAR開發(fā)工具。3.安裝SmartRFFlashProgrammer和ZStack程序燒錄軟件SmartRFFlashProgrammer和協(xié)議棧軟件包ZStack-CC2530的安裝方法與IAREmbeddedWorkbench的安裝方法非常相似，讀者只需打開對應(yīng)的文件夾，用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊安裝程序圖標(biāo)，在彈出的快捷菜單中點(diǎn)擊“以管理員身份運(yùn)行”菜單項(xiàng)，然后一路點(diǎn)擊“next”按鈕就可以順利地安裝這些軟件。為了節(jié)省篇幅，在此我們不再詳細(xì)介紹這些軟件的安裝過程。4．安裝USB轉(zhuǎn)串口的驅(qū)動程序

安裝USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動程序的操作步驟如下：（1）打開“E:\無線傳感網(wǎng)開發(fā)工具\(yùn)7USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動”文件夾，然后用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊安裝文件SETUP.EXE，在彈出的快捷菜單中點(diǎn)擊“以管理員身份運(yùn)行”菜單項(xiàng)，打開如圖所示的驅(qū)動安裝對話框。4．安裝USB轉(zhuǎn)串口的驅(qū)動程序

（2）在“驅(qū)動安裝”對話框的“選擇INF文件”下拉列表框中選擇“CH341SER.INF”列表項(xiàng)，然后單擊“安裝”按鈕，系統(tǒng)就開始執(zhí)行安裝程序，驅(qū)動程序安裝結(jié)束后會自動彈出如圖所示的驅(qū)動預(yù)安裝成功提示框。4．安裝USB轉(zhuǎn)串口的驅(qū)動程序

（3）用USB線將計算機(jī)的USB口與開發(fā)板上的USB口相接，然后按下開發(fā)板上的電源開關(guān)，給開發(fā)板上電，計算機(jī)就會自動地完成USB轉(zhuǎn)串口的相關(guān)配置?！菊f明】①USB轉(zhuǎn)串口的驅(qū)動程序僅需安裝一次，如果系統(tǒng)中已經(jīng)安裝了USB轉(zhuǎn)串口的驅(qū)動程序，請?zhí)^此步。②本例中所用的驅(qū)動程序?yàn)镃H340的驅(qū)動程序，如果用戶使用的USB轉(zhuǎn)串口通信線是其他芯片構(gòu)成的，請參照上述方法安裝其對應(yīng)的驅(qū)動程序。5．安裝仿真器驅(qū)動程序

安裝仿真器的操作步驟如下：（1）用USB線將仿真器與計算機(jī)相連，計算機(jī)就開始自動地為仿真器安裝驅(qū)動程序，過一會兒在任務(wù)欄中出現(xiàn)驅(qū)動程序未能安裝成功的圖標(biāo)及提示框，如圖所示。（2）用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊桌面上的“計算機(jī)”圖標(biāo)，在彈出的快捷菜單中點(diǎn)擊“屬性”菜單項(xiàng)，打開如圖所示的系統(tǒng)窗口。5．安裝仿真器驅(qū)動程序

（3）在系統(tǒng)窗口的右邊查看計算機(jī)的操作系統(tǒng)類型，然后點(diǎn)擊窗口左邊的“設(shè)備管理器”超鏈接，打開如圖所示的“設(shè)備管理器”窗口。本例中我們的計算機(jī)安裝的是“64位操作系統(tǒng)”，后續(xù)我們在選擇驅(qū)動程序時要選擇64位的驅(qū)動程程序。在“設(shè)備管理器”窗口中，單擊“其他設(shè)備”左邊的“”符號，將“其他設(shè)備”展開，我們可以看到“CCDebugger”設(shè)備前有一個黃色的“！”號，表明設(shè)備驅(qū)動程序的安裝存在問題。5．安裝仿真器驅(qū)動程序

（4）用鼠標(biāo)右點(diǎn)擊“CCDedbugger”設(shè)備，在彈出的快捷菜單中點(diǎn)擊“更新驅(qū)動程序軟件”菜單項(xiàng)，打開如圖所示的“更新驅(qū)動程序軟件”對話框。5．安裝仿真器驅(qū)動程序

（5）在“更新驅(qū)動程序軟件”對話框中點(diǎn)擊“瀏覽計算機(jī)以查找驅(qū)動程序軟件”超鏈接，打開如圖所示“瀏覽計算機(jī)上的驅(qū)動程序文件”頁面。5．安裝仿真器驅(qū)動程序

（6）在“瀏覽計算機(jī)上的驅(qū)動程序文件”頁面中點(diǎn)擊“瀏覽”按鈕，打開如圖所示的“瀏覽文件夾”對話框，然后在對話框中選擇仿真器驅(qū)動程序所在的文件夾“E:\無線傳感網(wǎng)開發(fā)工具\(yùn)6CC-Debugger仿真器驅(qū)動程序\win_64bit_x64”，再點(diǎn)擊“確定”按鈕，返回至圖所示的頁面中?！菊f明】在圖1-31中，win_32bit_x86文件夾中存放的是32位操作系統(tǒng)下的CCDebugger驅(qū)動程序，win_64bit_x64文件夾中存放的是64位操作系統(tǒng)下的CCDebugger驅(qū)動程序，如果用戶使用的是32位操作系統(tǒng)，則在第6步中應(yīng)選擇win_32bit_x86文件夾。5．安裝仿真器驅(qū)動程序

（7）在“瀏覽計算機(jī)上的驅(qū)動程序文件”頁面中點(diǎn)擊“下一步”按鈕，計算機(jī)就在“E:\無線傳感網(wǎng)開發(fā)工具\(yùn)6CC-Debugger仿真器驅(qū)動程序\win_64bit_x64”文件夾中搜索驅(qū)動程序，并自動安裝仿真器的驅(qū)動程序。驅(qū)動程序安裝結(jié)束后會出現(xiàn)如圖所示的“已安裝適合設(shè)備的最佳驅(qū)動程序軟件”頁面。5．安裝仿真器驅(qū)動程序

（8）在“已安裝適合設(shè)備的最佳驅(qū)動程序軟件”頁面中點(diǎn)擊“關(guān)閉”按鈕，這時“設(shè)備管理器”窗口中“其他設(shè)備”項(xiàng)消失，如圖所示。

6．檢查驅(qū)動程序安裝的結(jié)果

查看驅(qū)動程序安裝的結(jié)果包括查看USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動程序是否安裝成功和查看仿真器驅(qū)動程序是否安裝成功2部分，這2部分的操作方法相似。（1）查看USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動程序是否安裝成功操作方法如下：第1步：用USB線將計算機(jī)的USB口與開發(fā)板上的USB口相接，然后按下開發(fā)板上的電源開關(guān)，給開發(fā)板上電。第2步：用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊桌面上的“計算機(jī)”圖標(biāo)，在彈出的快捷菜單中點(diǎn)擊“設(shè)備管理器”菜單項(xiàng),打開如圖所示的“設(shè)備管理器”窗口。

6．檢查驅(qū)動程序安裝的結(jié)果

第3步：在“設(shè)備管理器”窗口中單擊“端口”左邊的“”號，將“端口”項(xiàng)展開，“端口”項(xiàng)的下面會出現(xiàn)“USB-SERIALCH340”項(xiàng)，表明USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動成功，若“USB-SERIALCH340”前面出現(xiàn)黃色“！”號，表明USB轉(zhuǎn)串口的驅(qū)動程序安裝錯誤，需重新安裝，若無“USB-SERIALCH340”項(xiàng)，則表明CH340沒有接入系統(tǒng)，此時應(yīng)檢查計算機(jī)的USB口與開發(fā)板上的USB口是否可靠連接?！癠SB-SERIALCH340(COMx)”的含義是，當(dāng)前系統(tǒng)中USB轉(zhuǎn)串口所用的芯片是CH340，USB口所映射的串口號為COMx。例如，圖中所表示的是當(dāng)前的USB口所映射的串口號為COM5，后續(xù)計算機(jī)通過該USB口與單片機(jī)進(jìn)行串行通信時，串口的編號就應(yīng)該選擇COM5。

6．檢查驅(qū)動程序安裝的結(jié)果

（2）查看仿真器驅(qū)動程序是否安裝成功操作方法如下：第1步：用USB線將計算機(jī)的USB口與仿真器上的USB口相接。第2步：打開“設(shè)備管理器”窗口。第3步：在“設(shè)備管理器”窗口中單擊“Cebalcontrolleddevices”右邊的“”符號，展開“Cebalcontrolleddevices”項(xiàng)，“Cebalcontrolleddevices”項(xiàng)下面會出現(xiàn)“CCDebugger”項(xiàng)，表明CCDebugger仿真器安裝成功。如果“CCDebugger”前面出現(xiàn)黃色的“！”則表示仿真器的驅(qū)動程序安裝錯誤，通常情況下是由于我們所選的驅(qū)動程序與計算機(jī)的操作系統(tǒng)不匹配所致，這時我們只需更換CCDebugger的驅(qū)動程序即可。實(shí)踐總結(jié)

在任務(wù)2中我們主要進(jìn)行了工具軟件安裝實(shí)踐和檢查工具軟件是否安裝成功實(shí)踐。在組建無線傳感網(wǎng)的7個工具軟件中，IAR集成開發(fā)工具、SmartRFFlashProgrammer和ZStack協(xié)議棧軟件包的安裝方法相似，在安裝過程中需要允許修改Windows注冊表或者在安裝工具軟件之前關(guān)閉注冊表防護(hù)軟件，在安裝IAR集成開發(fā)工具之前還需要獲取IAR的許可證號和許可代碼。這3個工具軟件的安裝比較簡單，只需要按照安裝提示一步一步地操作就可以完成。BasicRF和串口調(diào)試助手軟件是綠色軟件，不需安裝。仿真器驅(qū)動程序和USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動程序的安裝方法相同，需要接入所要驅(qū)動的硬件后才能完成驅(qū)動程序的安裝，程序安裝結(jié)束后還需要檢查驅(qū)動程序安裝是否正確。任務(wù)3 建立傳感網(wǎng)開發(fā)環(huán)境

任務(wù)要求

在IAR集成開發(fā)環(huán)境中新建一個工程和程序文件，然后程序文件輸入程序代碼，并將程序文件添加至工程中，再對程序進(jìn)行編譯連接，并下載至ZigBee開發(fā)板中，利用仿真器跟蹤程序運(yùn)行，在IAR中調(diào)試程序。1．新建工程

開發(fā)CC2530單片機(jī)應(yīng)用程序一般是在IAR集成開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行的，需要先建立一個IAR工程，然后配置工程，利用IAR的調(diào)試工具調(diào)試好程序，最后是將調(diào)試好的程序編譯連接，并生成單片機(jī)可直接運(yùn)行的16進(jìn)制文件，再將程序下載至單片機(jī)中運(yùn)行。新建IAR工程的操作步驟如下：（1）新建工程文件①在D盤新建一個名為EX_WSN的文件夾，然后在D:\EX_WSN文件夾中再新一個Task3子文件夾，Task3子文件夾用來保存任務(wù)3中的相關(guān)文件。②雙擊桌面上的“IAREmbeddedWorkbench”快捷圖標(biāo)“”，系統(tǒng)就會啟動IAR集成開發(fā)工具軟件，并打開如圖所示的IAR窗口。③在IAR窗口中單擊菜單欄中的“Project”→“CreateNewProject”菜單項(xiàng)，窗口中就會彈出如圖所示的新建工程對話框。1．新建工程

④在新建工程對話框的“Toolchain”下拉列表框中選擇“8051”列表項(xiàng)，然后在“Projecttemplates”列表框中選擇“Emptyproject”列表項(xiàng)，再點(diǎn)擊“OK”按鈕。窗口中會彈出如圖所示的“另存為”對話框1．新建工程

⑤在另存為對話框中單擊導(dǎo)航窗格中的D:\EX_WSN\Task3文件夾（第1步中新建的文件夾），對話框的地址欄中就會出現(xiàn)所選擇的文件夾名，然后在“文件名（N）”文本框中輸入工程文件名“Task3”（不必輸入擴(kuò)展名），單擊“保存”按鈕，IAR就會新建工程文件Task3.ewp，并將工程文件保存在D:\EX_WSN\Task3文件夾中，IAR的workspace窗口中就會顯示Task3工程的名字。1．新建工程（2）新建C語言程序文件在IAR中新建程序文件的操作步驟如下：第1步：單擊菜單欄上的“File”→“New”→“File”菜單項(xiàng)或者單擊工具欄上的新建文件圖標(biāo)按鈕“”，這時IAR集成開發(fā)環(huán)境的右邊就會出現(xiàn)文本編輯窗口，窗口標(biāo)簽上會顯示當(dāng)前新建文件的文件名“Untitled1*”，如圖所示1．新建工程第2步：在文本編輯窗口中錄入程序代碼。第3步：單擊工具欄上的保存文件圖標(biāo)按鈕“”或者單擊菜單欄上的“File”→“Save”菜單項(xiàng)，系統(tǒng)會彈出類似于如下圖的保存文件對話框，在“文件名”文本框中輸入文件名“ex3.c”，然后單擊“保存”按鈕。這里的“ex3.c”是本例的程序文件，其擴(kuò)展名為.c，表示是C語言程序文件?！菊f明】①用IAR新建文件時，IAR默認(rèn)的文件名為Untitledi（i=1、2、…），此時文本編輯窗口上的標(biāo)簽顯示的是默認(rèn)的文件名，保存文件后，文本編輯窗口上的標(biāo)簽顯示的是保存后的文件名。②C語言程序文件實(shí)際上是一個文本文件，可以用任何文本編輯器新建和編輯。③在程序代碼中，“//”后面的內(nèi)容為語句的注釋部分。本例中，這一部分可以暫不錄入?！?/”是C語言程序的注釋符。④程序中的標(biāo)點(diǎn)符號必須在半角狀態(tài)錄入。例如“;”(半角狀態(tài)下的分號)不能錄入成“；”(全角狀態(tài)下的分號)。⑤如果事先已建立了C語言程序文件，則跳過此步直接進(jìn)入第3步。1．新建工程（3）在工程中添加程序文件第1步：在Workspace窗口中用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊工程名Task3，在彈出的快捷菜單中單擊“Add”→“AddFiles”菜單項(xiàng)，這時系統(tǒng)將會彈出如圖所示的添加文件對話框?！菊f明】在如圖所示的添加文件對話框中，地址欄內(nèi)顯示的是工程文件所在文件夾D:\EX_WSN\Task3，地址欄下面的列表框是文件列表框，顯示的是指定文件夾中的指定類型的所有文件。默認(rèn)狀態(tài)下文件類型下拉列表框中顯示的是“Sourcefiles(*.c;*.cpp;*.h)”，表示當(dāng)前文件列表框中顯示的是D:\EX_WSN\Task3文件夾中所有.c、.cpp、.h等源程序文件。第2步：單擊剛才所建立的程序文件“ex3.c”，再單擊“打開”按鈕。此時，C程序文件就添加至IAR工程中了。2．配置工程配置工程包括配置單片機(jī)、設(shè)置C編譯器、連接器、設(shè)置仿真器等許多內(nèi)容，為了使問題簡單化，幫助讀者快速入門，在此我們先只介紹一些最基本的配置，其他高級配置我們將在后續(xù)的項(xiàng)目中結(jié)合實(shí)例再作介紹。（1）配置單片機(jī)配置單片機(jī)的操作步驟如下：第1步：在Workspace窗口中用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊工程名Task3，在彈出的快捷菜單中單擊“Options…”菜單項(xiàng)，打開如圖所示的“Optionsfornode”對話框。2．配置工程第2步：在Optionsfornode對話框中，單擊“Category”列表框中的“GeneralOptions”列表項(xiàng)，然后單擊對話框右邊的“Target”標(biāo)簽，使對話框中顯示Target頁面，該頁面顯示的是配置單片機(jī)的內(nèi)容（參考下圖）。第3步：單擊“Device”后面的按鈕，系統(tǒng)會打開一個類似于圖1-40的“打開”對話框，在對話框中選擇CC2530F256.i51文件，該文件位于C:\ProgramFiles\IARSystems\EmbeddedWorkbench6.0Evaluation\8051\config\devices\TexasInstruments文件夾中。然后單擊“打開”對話框中的“打開”按鈕，圖1-41中“Device”文本框中就會顯示“CC2530F256”（參考下圖）。第4步：在“CPUcore”下拉列表框中選擇“Plain”列表項(xiàng)，其他的參數(shù)選擇默認(rèn)值。2．配置工程（2）配置連接器配置連接器的操作步驟如下：第1步：在圖1-41所示對話框中單擊“Category”列表框中的“Linker”列表項(xiàng)，然后單擊對話框右邊的“Config”標(biāo)簽，使對話框中顯示Config頁面，如圖所示。2．配置工程第2步：在Config頁面中勾選“Linkerconfigurationfile”框架中的“Overridedefault”復(fù)選框，然后單擊框架中的“”按鈕，打開類似于圖1的“打開”對話框，在對話框中選擇lnk51ew_cc2530F256_banked.xcl文件，該文件位于C:\ProgramFiles\IARSystems\EmbeddedWorkbench6.0Evaluation\8051\config\devices\TexasInstruments文件夾中。然后單擊“打開”對話框中的“打開”按鈕，圖2中“Linkerconfigurationfile”框架內(nèi)的文本框中就會顯示“$TOOLKIT_DIR$\config\devices\TexasInstruments\lnk51ew_cc2530F256_banked.xcl”（參考圖2）。其中，$TOOLKIT_DIR$表示IAR工具軟件的安裝目錄。2．配置工程第3步：其他項(xiàng)的配置選擇默認(rèn)值。（3）配置仿真器配置仿真器的操作步驟如下：第1步：在如下圖所示對話框中單擊“Category”列表框中的“Debugger”列表項(xiàng)，然后單擊對話框右邊的“Setup”標(biāo)簽，使對話框中顯示Setup頁面，如圖所示。2．配置工程第2步：在Setup頁面中單擊“Driver”下拉列表框，從展開的列表項(xiàng)中選擇“TexasInstruments”列表項(xiàng)。第3步：勾選“DeviceDescriptionfile”框架中的“Overridedefault”復(fù)選框，然后單擊框架中的“”按鈕，打開類似于圖1-40的“打開”對話框，在對話框中選擇ioCC2530F256.ddf文件，該文件位于C:\ProgramFiles\IARSystems\EmbeddedWorkbench6.0Evaluation\8051\config\devices\TexasInstruments文件夾中。然后單擊“打開”對話框中的“打開”按鈕，圖1-43中“DeviceDescriptionfile”框架內(nèi)的文本框中就會顯示“$TOOLKIT_DIR$\config\devices\TexasInstruments\ioCC2530F256.ddf”（參考下圖）。第4步：其他項(xiàng)的配置選擇默認(rèn)值，然后單擊“OK”按鈕，結(jié)束工程配置。3．編譯、連接程序編譯、連接程序的操作方法如下：在IAR工作窗口中，單擊菜單欄上的“Project”→“Make”菜單項(xiàng)或者單擊圖標(biāo)工具欄上的make圖標(biāo)按鈕“”，然后在彈出的“SaveWorkspaceAs”對話框的“文件名”文本框中輸入“Task3”，再單擊“保存”按鈕。IAR就會保存桌面空間文件，然后對工程中的文件進(jìn)行編譯、連接，并在輸出窗口中顯示編譯、連接的結(jié)果，如圖2所示。如果源程序中存在語法上的錯誤，輸出窗口中將出現(xiàn)錯誤報告，雙擊錯誤報告行，可以定位到出錯的位置。對源程序反復(fù)修改后最終會得到如圖2所示的結(jié)果。3．編譯、連接程序【說明】Project菜單中有三個與編譯、連接有關(guān)的子菜單，它們的含義如下：“Make”:對工程進(jìn)行連接，如果文件已修改，則先進(jìn)行編譯再進(jìn)行連接并產(chǎn)生目標(biāo)代碼?！癛ebuildAll”：對當(dāng)前工程中所有文件重新編譯后再連接，并產(chǎn)生目標(biāo)代碼?！癈ompile”：只對當(dāng)前源程序進(jìn)行編譯，不進(jìn)行連接，不產(chǎn)生目標(biāo)代碼。②除了菜單外，IAR的工具欄中還提供了編譯、連接工具圖標(biāo)，如下圖所示。這些圖標(biāo)按鈕與對應(yīng)的菜單項(xiàng)的功能一致。③輸出窗口中顯示錯誤數(shù)為0時，只表明源程序無語法上的錯誤，并不代表源程序無邏輯上的錯誤。4．調(diào)試程序調(diào)試程序的目的是為了查找程序中的邏輯錯誤。在IAR中調(diào)試程序的方法是，跟蹤程序的運(yùn)行，查看程序運(yùn)行的結(jié)果。如果結(jié)果與理論值不符，表明程序存在邏輯錯誤，再逐條運(yùn)行程序中的相關(guān)語句，找出產(chǎn)生錯誤的語句，并修改程序，直至程序運(yùn)行的結(jié)果正確。在調(diào)試的過程中需要在程序中設(shè)置斷點(diǎn)，采取全速運(yùn)行、單步運(yùn)行、過程單步等多種運(yùn)行方式反復(fù)運(yùn)行程序，在程序運(yùn)行的過程中觀察相關(guān)變量的值。用IAR調(diào)試程序的步驟如下：（1）進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)編譯連接程序后，單擊菜單欄上的“Project”→“DebugwithoutDownloading”菜單項(xiàng)或者單擊工具欄上的調(diào)試圖標(biāo)按鈕“”，這時IAR會進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，在調(diào)試狀態(tài)下，IAR的窗口發(fā)生了一系列的變化，其中，菜單欄中多了一個“Debug”菜單，工具欄中出現(xiàn)了9個調(diào)試工具圖標(biāo)按鈕，這9個圖標(biāo)按鈕分別與“Debug”菜單中的9個菜單項(xiàng)相對應(yīng)，從左到右依次為“復(fù)位”、“暫?！?、“跳過”、“跳入”、“跳出”、“單步運(yùn)行”、“運(yùn)行至光標(biāo)處”、“全速運(yùn)行”和“結(jié)束調(diào)試”。在代碼窗口中會出現(xiàn)一個綠色的箭頭，用來指示當(dāng)前即將要執(zhí)行的語句。4．調(diào)試程序【說明】單擊菜單欄上的“Project”→“DownloadandDebug”菜單項(xiàng)或者單擊工具欄上的下載調(diào)試圖標(biāo)按鈕“”，IAR也會進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)。但“DownloadandDebug”菜單項(xiàng)除了具備調(diào)試功能外，還會將程序下載至單片機(jī)的程序存儲器中，單片機(jī)重新上電后，所下載的程序?qū)⒈粓?zhí)行?！癉ebugwithoutDownloading”菜單項(xiàng)只具備調(diào)試功能，單片機(jī)重新上電后，所下載的程序丟失，單片機(jī)將執(zhí)其程序存儲器中原來的程序。4．調(diào)試程序（2）顯示Registers窗口Registers窗口的功能是顯示單片機(jī)內(nèi)部的主要寄存器以及這些寄存器的當(dāng)前值。顯示Registers窗口的操作方法是，在調(diào)試狀態(tài)下單擊菜單欄上的“View”→“Register”菜單項(xiàng)。Registers窗口如圖所示。4．調(diào)試程序（3）顯示觀察窗口觀察窗口包括Locals和Watch等2個觀察窗口。其中Locals窗口用來顯示當(dāng)前執(zhí)行函數(shù)中的變量值，Watch窗口用來顯示指定變量的當(dāng)前值。顯示Locals窗口的方法是，單擊菜單欄上的“View”→“Locals”菜單項(xiàng)。顯示W(wǎng)atch窗口的方法是，單擊菜單欄上的“View”→“Watch”。Watch窗口和Locals窗口如圖所示。在圖中，當(dāng)前執(zhí)行的函數(shù)是delay，Local窗口中顯示的是單片機(jī)在執(zhí)行到箭頭所指行時，delay函數(shù)中各變量的值。在Watch窗口中被顯示的變量必須由用戶指定，可以是本地變量，也可是全局變量。指定觀察變量的方法是，在Watch窗口中點(diǎn)擊“Expression”列中的虛線框，使光標(biāo)落入虛線框中，再輸入所要觀察的變量名，然后單擊窗口中的空白處。4．調(diào)試程序（4）設(shè)置斷點(diǎn)設(shè)置斷點(diǎn)的目的是，讓程序運(yùn)行至指定行后暫停運(yùn)行，以便用戶觀察程序運(yùn)行的結(jié)果。斷點(diǎn)的設(shè)置方法是，在調(diào)試窗口中，用鼠標(biāo)左鍵單擊需要程序停止運(yùn)行的行，再用鼠標(biāo)左鍵單擊工具欄上的斷點(diǎn)設(shè)置圖標(biāo)按鈕“”，這時光標(biāo)所在行的左邊會出現(xiàn)一個紅色園點(diǎn)，該行代碼上會出現(xiàn)紅色底紋，表示我們在該行處已設(shè)置了一個斷點(diǎn)?！菊f明】①雙擊某行語句左邊的灰色部分也可以快速地將該行設(shè)置成斷點(diǎn)行。②斷點(diǎn)設(shè)置命令具有開關(guān)特性。若某行為斷點(diǎn)行，再次對該行設(shè)置斷點(diǎn)時，則為取消該行斷點(diǎn)。（5）選擇程序的運(yùn)行方式并運(yùn)行程序在IAR中調(diào)試程序時需要控制程序的運(yùn)行方式，以便在程序的運(yùn)行過程中觀察運(yùn)行的結(jié)果。在IAR中控制程序運(yùn)行的圖標(biāo)按鈕有9個，位于調(diào)試工具欄中，選擇不同的工具圖標(biāo)按鈕就可以控制程序以不同的方式運(yùn)行。5．下載程序燒錄程序有2種方法，適用于2種場合。第一種方法是用IAR集成開發(fā)工具下載，這種方法適用于手中擁有源程序的用戶。第二種方法是用SmartRFFlashProgrammer工具軟件下載，這種方法適用于手中沒有源程序的用戶。（1）用IAR集成開發(fā)工具下載程序操作方法如下：第1步：按照前面介紹的方法調(diào)試好程序。第2步：連接仿真器。①關(guān)掉開發(fā)板上的電源。②用10P排線將仿真器上的10P牛角座與開發(fā)板上的10P牛角座相連。③用USB線將仿真器上USB口與計算機(jī)上的USB口相接。④接通開發(fā)板上的電源。這時可以看到仿真器上的指示燈呈紅色顯示，表明仿真器還不能與開發(fā)板進(jìn)行通信。⑤按下仿真器上的復(fù)位按鈕，讓仿真器復(fù)位。這時可以看到仿真器上的指示燈呈綠色顯示，表明仿真器與開發(fā)板通信成功，當(dāng)前可以通過仿真器給開發(fā)板下載程序或者對程序進(jìn)行硬件仿真調(diào)試。第3步：下載程序至開發(fā)板中。①使IAR進(jìn)入文件編輯狀態(tài)。5．下載程序②單擊下載調(diào)試工具圖標(biāo)“”，IAR就會將程序下載至開發(fā)板中，并進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)。③在調(diào)試狀態(tài)下的IAR窗口中單擊結(jié)束調(diào)試工具圖標(biāo)“”，退出調(diào)試狀態(tài)。④關(guān)閉開發(fā)板的電源，再拔掉仿真器與開發(fā)板的連接線，然后給開發(fā)板上電，開發(fā)板就會運(yùn)行我們所下載的程序。（2）用SmartRFFlashProgrammer工具軟件下載程序用SmartRFFlashProgrammer工具軟件下載程序需先生成單片機(jī)所要執(zhí)行的16進(jìn)制文件（hex文件），然后將此文件下載至單片機(jī)中，其操作步驟如下：第1步：按照前面介紹的方法調(diào)試好程序，并使IAR進(jìn)入程序編輯狀態(tài)。第2步：產(chǎn)生hex文件。①按照配置工程中所介紹的方法打開“Optionsfornode”對話框。5．下載程序②在對話框中單擊“Category”列表框中的“Linker”列表項(xiàng)，然后單擊對話框右邊的“Output”標(biāo)簽，使對話框中顯示Output頁面，如圖所示。5．下載程序③在Output頁面中勾選“AllowC-SPY-specificextraoutputfile”復(fù)選框，然后單擊“ExtraOutput”標(biāo)簽，使對話框中顯示ExtraOutput頁面，如圖所示。5．下載程序④在ExtraOutput頁面中勾選“Generateextraoutputfile”復(fù)選框和“Overridedefault”復(fù)選框，然后將“Output”文本框中的文件名改為我們所需要的文件名，其中文件名的后綴為“.hex”，表示該文件為16進(jìn)制文件。例如，在我們所指定的輸出文件為Task3.hex。⑤在“Outputformat”下拉列表框中選擇“intel-extended”類型，然后單擊“OK”按鈕，結(jié)束工程配置，返回至IAR文件編輯窗口中。⑥用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊Workspace窗口中的工程名，在彈出的快捷菜單中選擇“RebuildAll”或者“make”菜單項(xiàng)，對工程文件進(jìn)行編譯。IAR在編譯程序時就會額外生成一個16進(jìn)制文件（.hex文件），該文件位于E:\ex\Debug\Exe文件夾中，它就是我們所要的單片機(jī)執(zhí)行文件。第3步：按照前面介紹的方法連接仿真器。第4步：用SmartRFFlashProgrammer工具軟件下載程序。5．下載程序①雙擊桌面上的SmartRFFlashProgrammer工具軟件快捷圖標(biāo)“”，打開如圖所示的SmartRFFlashProgrammer窗口。②在SmartRFFlashProgrammer窗口中單擊“System-on-Chip”標(biāo)簽，窗口右方向的文本框中會顯示仿真器的類型、仿真器的ID號以及開發(fā)板上單片機(jī)的類型。5．下載程序【說明】如果文本框中無上述信息顯示，表明仿真器與計算機(jī)連接有問題或者仿真器驅(qū)動程序安裝有問題，請檢查仿真器與計算機(jī)的連接并排除故障如果文本框的“chiptype”列中顯示的是“N/A”，表明仿真器與開發(fā)板連接有問題或者開發(fā)板沒上電，排除故障后按仿真器上的復(fù)位鍵，這時仿真器的指示燈為綠色，SmartRFFlashProgrammer窗口中的文本框中會顯示開發(fā)板上單片機(jī)的類型。③單擊“Flashimage”右邊的按鈕，系統(tǒng)會打開一個類似于圖1-40的“打開”對話框，在對話框中選擇Task3.hex文件，該文件是第2步中所產(chǎn)生的單片機(jī)執(zhí)行文件，它位于D:\EX_WSN\Task3\Debug\Exe文件夾中。然后單擊“打開”對話框中的“打開”按鈕，“Flashimage”下接列表框中就會顯示所要下載的文件“D:\EX_WSN\Task3\Debug\Exe\Task3.hex”。④單擊“Erase,programandverity”單選鈕，或者單擊“Eraseandprogram”單選鈕，然后單擊“Performactions”按鈕，SmartRFFlashProgrammer工具軟件就會將Task3.hex文件下載至單片機(jī)中，下載結(jié)束后，會在“Performactions”按鈕下面的文本框中顯示下載后的結(jié)果?！菊f明】對于開發(fā)者而言，我們一般是用IAR集成開發(fā)工具下載程序，用IAR集成開發(fā)工具下載程序時，不必生成hex文件。實(shí)踐總結(jié)ZigBee網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工具主要有IAR集成開發(fā)工具軟件、ZStack-CC2530協(xié)議棧程序包、程序燒錄軟件SmartRFFlashProgrammer、仿真器驅(qū)動程序和串口調(diào)試助手等幾個工具軟件。其中最主要的是IAR集成開發(fā)工具軟件和ZStack-CC2530協(xié)議棧程序包。在項(xiàng)目一中我們主要是介紹了這些工具件的安裝方法以及IAR集成開發(fā)工具軟件的使用方法，為后續(xù)的項(xiàng)目的實(shí)施搭建好開發(fā)環(huán)境。IAR集成開發(fā)工具軟件是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中的常用工具軟件之一。IAR具有源程序編輯、程序調(diào)試、系統(tǒng)仿真等多種功能，可以將源程序編譯生成目標(biāo)文件。熟練地使用IAR開發(fā)工具既是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的基本技能之一，也是ZigBee網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的基本技能之一，在應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中要充分地利用IAR的強(qiáng)大功能。習(xí)題

1．IAR工程文件的擴(kuò)展名為

。2．以添加ex.c文件為例，簡述在IAR工程中添加程序文件的方法，并上機(jī)實(shí)踐。3．設(shè)ZigBee模塊中所用的單片機(jī)為CC2530F256，簡述IAR工程中配置單片機(jī)的方法，并上機(jī)實(shí)踐。4．設(shè)ZigBee模塊中所用的單片機(jī)為CC2530F256，簡述IAR工程中配置連接器的方法，并上機(jī)實(shí)踐。5．簡述用IAR集成開發(fā)工具下載程序的方法，并上機(jī)實(shí)踐。6．簡述用SmartRFFlashProgrammer工具軟件下載程序的方法，并上機(jī)實(shí)踐。任務(wù)4

用BasicRF遠(yuǎn)程控制LED燈任務(wù)要求：

將BasicRF軟件包（庫函數(shù)）復(fù)制到計算機(jī)的D:\EX_WSN文件夾中，再參考light-switch.c文件中的例程，編寫發(fā)送端程序和接收端程序，實(shí)現(xiàn)以下功能：在發(fā)送端中每接一次SW1按鍵，在接收端中LED1燈的狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次。其中發(fā)送端的程序文件為switch.c，接收端的程序文件為light.c。1、BasicRF軟件包

BasicRF軟件包是TI公司開發(fā)的一組基于CC253X芯片的庫函數(shù)包，它實(shí)現(xiàn)了基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包的接收和發(fā)送功能，可以很方便地實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)傳輸功能，主要用于一些無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮唵螒?yīng)用和ZigBee協(xié)議棧入門學(xué)習(xí)。BasicRF只能實(shí)現(xiàn)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的少部分功能，叫做基本的射頻傳輸軟件包。其功能限制主要是：

不具備“多跳”、“設(shè)備掃描”功能，只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸。

只提供了一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，無協(xié)調(diào)器、路由器、終端節(jié)點(diǎn)之分，所

有節(jié)點(diǎn)都為同級設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)中的地位相等。

無自動重發(fā)功能

數(shù)據(jù)傳輸時會等待信道空閑，但不按IEEE802.15.4CSMA-CA要求進(jìn)行兩次CCA檢測?！局R儲備】BasicRF軟件包采用分層設(shè)計，包括硬件層、硬件抽象層、基本無線傳輸層和應(yīng)用層，其分層結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1

BasicRF軟件包的分層結(jié)構(gòu)2、basicRfInit()函數(shù)

函數(shù)的定義位于basic_rf.c文件中，函數(shù)的原型如下：uint8basicRfInit(basicRfCfg_t*pRfConfig);功能：按指定的參數(shù)配置射頻，包括配置PANID號、信道號、本機(jī)地址等。參數(shù)含義：pRfConfig：指向basicRfCfg_t型結(jié)構(gòu)體的指針。其中basicRfCfg_t型結(jié)構(gòu)體變量中存放的是所配置的參數(shù)。返回值為初始化的結(jié)果。若初始化成功，則返回SUCCESS，若初始化失敗，返回FAILED。函數(shù)中，basicRfCfg_t是basic_rf.h文件定義的一個結(jié)構(gòu)體類型，其定義如下：typedefstruct{uint16myAddr; //本機(jī)地址，取值范圍為0x0000～0xffffuint16panId; //PANID號，取值范圍為0x0000～0xffff，相互通信的2機(jī)的panId必須相同

uint8channel;

//信道號，取值11～26，相互通信的2機(jī)的信道號必須相同

uint8ackRequest;

//應(yīng)答信號

#ifdefSECURITY_CCM

//若沒定義SECURITY_CCM符號，下面的2個加密成員無效

uint8*securityKey;

uint8*securityNonce;

#endif}basicRfCfg_t;說明：

（1）PANID的含義是個域網(wǎng)標(biāo)識符（PersonalAreaNetworkID），BasicRF網(wǎng)絡(luò)屬于個域網(wǎng)，PANID值用來標(biāo)識不同的個域網(wǎng)，同一個個域網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)其PANID值必須相同，如果2個節(jié)點(diǎn)的PANID值不同，則這2個節(jié)點(diǎn)屬于不同的網(wǎng)絡(luò)。在BasicRF網(wǎng)絡(luò)中，PANID值用16位二進(jìn)制數(shù)表示，其取值范圍為0x0000～0xffff。

（2）信道即信號傳輸?shù)念l道，也就是通信的頻率，不同的信道號對應(yīng)不同的通信頻率。在我國，BasicRF網(wǎng)絡(luò)的信道號為11～26。在BasicRF網(wǎng)絡(luò)中，相互通信的2個節(jié)點(diǎn)，其信道號必須相同。

（3）網(wǎng)絡(luò)地址用來標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中不同的節(jié)點(diǎn)，同一網(wǎng)絡(luò)中的不同節(jié)點(diǎn)，其網(wǎng)絡(luò)地址不同，在BasicRF網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)地址用16位二進(jìn)制數(shù)表示，取值范圍為0x0000～0xffff。

（4）PANID、信道、網(wǎng)絡(luò)地址是無線網(wǎng)絡(luò)常用的幾個概念，我們將在任務(wù)11、任務(wù)12中再作詳細(xì)介紹。用basicRfInit()函數(shù)初始化射頻參數(shù)的方法如下：

第1步：定義一個basicRfCfg_t類型的結(jié)構(gòu)體變量，其作用是保存所需配置的參數(shù)。例如：staticbasicRfCfg_tbasicRfConfig;

//定義結(jié)構(gòu)體變量basicRfConfig

第2步：對basicRfCfg_t類型的結(jié)構(gòu)體變量的各成員賦值。例如：basicRfConfig.panId=0x2021;

//網(wǎng)絡(luò)ID號為0x2021basicRfConfig.channel=25;

//信道號為25basicRfConfig.ackRequest=TRUE;

//應(yīng)答basicRfConfig.myAddr=0x0711;

//本機(jī)地址為0x0711

第3步：調(diào)用函數(shù)basicRfInit()，按指定參數(shù)進(jìn)行RF初始化。例如：basicRfInit(&basicRfConfig);

//按basicRfConfig變量所設(shè)置的參數(shù)初始化射頻3、basicRfSendPacket()函數(shù)功能：向指定地址節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。函數(shù)的原型：uint8basicRfSendPacket(uint16destAddr,uint8*pPayload,uint8length);參數(shù)含義：destAddr：目的地的網(wǎng)絡(luò)地址。pPayload：指向緩沖區(qū)的指針，該緩沖用來存放所要發(fā)送的數(shù)據(jù)。length：發(fā)送數(shù)據(jù)的長度。返回值為發(fā)送的結(jié)果。若發(fā)送成功，則返回SUCCESS，發(fā)送失敗，返回FAILED。用該函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)的方法如下：

先定義一個數(shù)組，該數(shù)據(jù)用作發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，然后將所需發(fā)送的數(shù)據(jù)存放至該數(shù)組中，再用basicRfSendPacket()函數(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。舉例向網(wǎng)絡(luò)中地址為0x1234的節(jié)點(diǎn)發(fā)送2個字符“cn”的程序段如下：1234staticuint8pTxData[10]; //定義數(shù)組pTxData[]，用作發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)pTxData[0]='c'; //待發(fā)送數(shù)據(jù)'c'寫入發(fā)送緩沖區(qū)pTxData[1]='n'; //待發(fā)送數(shù)據(jù)'n'寫入發(fā)送緩沖區(qū)basicRfSendPacket(0x1234,pTxData,2);//向地址為0x1234的節(jié)點(diǎn)發(fā)送pTxData緩沖區(qū)中的2字節(jié)數(shù)據(jù)4、數(shù)據(jù)接收中的相關(guān)函數(shù)BasicRF庫函數(shù)中，與數(shù)據(jù)接收相關(guān)的函數(shù)主要有basicRfReceive()等4個函數(shù)。

（1）basicRfReceiveOn()函數(shù)功能:打開射頻接收器。函數(shù)的原型說明：

voidbasicRfReceiveOn(void);該函數(shù)的形參和返回值都為空。

（2）basicRfReceiveOff()函數(shù)功能:關(guān)閉射頻接收器。函數(shù)的原型說明：

voidbasicRfReceiveOff(void);該函數(shù)的形參和返回值都為空。

（3）basicRfPacketIsReady()函數(shù)功能:檢查接收數(shù)據(jù)包是否準(zhǔn)備好，即檢查是否有新的接收數(shù)據(jù)包。函數(shù)的原型說明：

uint8basicRfPacketIsReady(void);該函數(shù)無參數(shù)，函數(shù)的返值為TRUE或者FLASE。檢測到有新的接收數(shù)據(jù)時函數(shù)返回TRUE，沒發(fā)現(xiàn)有新的接收數(shù)據(jù)時函數(shù)返回FLASE。

（4）basicRfReceive()函數(shù)功能：

接收若干數(shù)據(jù)并將所接收到的數(shù)據(jù)及接收數(shù)據(jù)時的信號強(qiáng)度存放至指定的緩沖區(qū)中。函數(shù)的原型如下：uint8basicRfReceive(uint8*pRxData,uint8len,int16*pRssi);各參數(shù)的含義：pRxData：數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的首地址，該緩沖區(qū)用來存放所接收到的數(shù)據(jù)len：接收數(shù)據(jù)的長度pRssi：信號緩沖區(qū)的首地址，該緩沖區(qū)用來存放接收數(shù)據(jù)時的信號強(qiáng)度。實(shí)際使用時，一般不需要保存接收信號的強(qiáng)度，此時該參數(shù)的取值為NULL。函數(shù)的返回值是實(shí)際接收的數(shù)據(jù)長度。5、接收數(shù)據(jù)的方法接收數(shù)據(jù)分3步：第1步：定義一個字符型數(shù)組，該數(shù)組為用戶接收緩沖區(qū)，用來存放接收到的用戶數(shù)據(jù)，該數(shù)組一般要定義成一個全局?jǐn)?shù)組，以便多個函數(shù)中都可使用。例如：staticuint8pRxData[10];

//定義數(shù)組pRxData[]，該數(shù)組為用戶接收緩沖區(qū)第2步：用basicRfReceiveOn()打開射頻接收器。第3步：用basicRfPacketIsReady()函數(shù)檢查節(jié)點(diǎn)當(dāng)前是否接收了新數(shù)據(jù)，若接收到了新數(shù)據(jù)，則用basicRfReceive()函數(shù)讀取新數(shù)據(jù)并存放到用戶接收緩沖區(qū)中，以供后續(xù)處理。接收數(shù)據(jù)的框架結(jié)構(gòu)如下：1234567

89101112staticuint8pRxData[10]; //定義數(shù)組pRxData[]，該數(shù)組為用戶接收緩沖區(qū)…uint8 len; //局變量len，存放實(shí)際接收到的數(shù)據(jù)個數(shù)basicRfReceiveOn(); //開射頻接收器if(basicRfPacketIsReady()) //檢查底層是否接收到了新數(shù)據(jù){//接收到了新數(shù)據(jù) len=basicRfReceive(pRxData,2,NULL);//從底層取2字節(jié)新數(shù)據(jù)，并存放在pRxData[]中，實(shí)際接收的個數(shù)存放在len中 if(len>0) //判斷實(shí)際是否接收到了新數(shù)據(jù){//實(shí)際接收到了數(shù)據(jù) /*此處添加對接收數(shù)據(jù)處理的代碼*/

}}6、halButtonPushed()函數(shù)功能:

檢查S1鍵是否按下。函數(shù)無參數(shù)，返回值為S1鍵的狀態(tài)，若S1鍵按下過，則返回1，否則返回0。

該函數(shù)只能檢測接在P01引腳上的按鍵狀態(tài)，若S1鍵接在CC2530的其他引腳，則需要修改底層硬件配置文件，其修改方法我們將在后續(xù)的任務(wù)實(shí)施中再詳細(xì)介紹。如果要使用接在其他IO端口引腳上的按鍵，則需要修改該函數(shù)的代碼。7、發(fā)光二極管控制函數(shù)BasicRF庫函數(shù)中有3個發(fā)光二極管控制函數(shù)，這3個函數(shù)非常相似，如表2-1所示。表2-1 發(fā)光二極管控制函數(shù)原型功能參數(shù)返回值voidhalLedSet(uint8id)點(diǎn)亮發(fā)光二極管id：發(fā)光二極管的編號取值：1～4空voidhalLedClear(uint8id)熄滅發(fā)光二極管voidhalLedToggle(uint8id)發(fā)光二極管翻轉(zhuǎn)8、延時函數(shù)BasicRF庫函數(shù)中有2個延時函數(shù)，它們的定義位于hal_mcu.c文件中。（1）halMcuWaitMs()函數(shù)功能:延時若干毫秒，函的原型如下：voidhalMcuWaitMs(uint16msec);函數(shù)中各參數(shù)的含義如下：msec：延時的毫秒數(shù)。該函數(shù)的返回值為空。（2）halMcuWaitUs()函數(shù)功能:延時若干微秒，函的原型如下：voidhalMcuWaitUs(uint16usec);函數(shù)中各參數(shù)的含義如下：msec：延時的微秒數(shù)。該函數(shù)的返回值為空?！救蝿?wù)實(shí)施】

1、準(zhǔn)備文件（1）啟動工程操作步驟如下：第1步：將TI公司的BasicRF軟件包解壓至D:\EX_WSN文件夾中，再將軟件包的文件夾名改為Task4。第2步：打開“D:\EX_WSN\Task4\ide\srf05_cc2530\iar”文件夾，找到light_switch.eww文件，如圖2-2所示。然后雙擊light_switch.eww文件圖標(biāo)，系統(tǒng)中會彈出如圖2-3所示的格式轉(zhuǎn)換詢問框。圖2-2 light_switch.eww工程文件圖2-3 格式轉(zhuǎn)換詢問框第3步：單擊格式轉(zhuǎn)換詢問框中的“是”按鈕，IAR就會進(jìn)行文件格式轉(zhuǎn)換，然后打開light_switch工程。第4步：按照任務(wù)3中所介紹的方法重新配置工程。其中，單片機(jī)的配置文件為CC2530F256.I51文件，連接器的配置文件為lnk51ew_cc2530F256_banked.xcl文件，仿真器的配置文件為ioCC2530F256.ddf文件?！菊f明】

TI公司提供的light_switch工程樣例是基于早期的IAR開發(fā)的，其工程文程的格式與EW8051-EV-8103-Web版的IAR工程文件的格式不同，其配置也不相同。在項(xiàng)目1中，我們安裝的EW8051-EV-8103-Web版的IAR集成開發(fā)工具，所以在打開light_switch工程樣例時會出現(xiàn)圖2-3所示的格式轉(zhuǎn)換提示，工程打開后還需配置工程。如果不重新配置工程，在文件編譯連接時會出現(xiàn)如圖2-4所示的錯誤提示。圖2-4 工程編譯連接時的錯誤提示（2）顯示行號在默認(rèn)狀態(tài)下，IAR的窗口中并不顯示代碼的行號，為了觀察和研究程序，我們需要在窗口中顯示代碼的行號。顯示代碼的行號的操作步驟如下：第1步：單擊菜單欄上的“Tools”→“Options”菜單命令項(xiàng)，打開“IDEOptions”對話框，如圖2-5所示。圖2-5 IDEOptions對話框第2步：在“IDEOptions”對話框左邊的列表框中單擊“Editor”列表項(xiàng)，然后在右邊區(qū)域中勾選“Showlinenumbers”多選框，如圖2-5所示。再單擊“確定”按鈕。（3）修改LED燈的配置在BasicRF軟件包中，LED燈和SW按鍵的驅(qū)動程序是按照TI公司生產(chǎn)的ZigBee開發(fā)板編寫的。在我們使用的ZigBee開發(fā)板中，LED燈的控制電路如圖2-6所示，該電路與TI公司的開發(fā)板并不一致。其中D1（LED1）接在P10引腳上，D2（LED2）接在P11引腳上，D3（LED3）接在P12引腳上，D4（LED4）接在P14引腳上，這4只LED都采用低有效控制，即單片機(jī)的控制腳為低電平時，對應(yīng)的發(fā)光二極管就點(diǎn)亮。在實(shí)際應(yīng)用時需要根據(jù)LED的實(shí)際控制電路修改BasicRF中的有關(guān)LED的配置程序。修改方法如下：圖2-6 LED控制電路第1步：按下列2種方法之一打開hal_board.h文件。法一：

在窗口左邊的Workspace欄中，點(diǎn)擊light_switch工程名前的+號，將工程中的組結(jié)構(gòu)圖展開，然后點(diǎn)擊hal組前的+號，再點(diǎn)擊srf05_soc組前的+號，將組中的文件展開，找到hal_board.h文件，如圖2-7所示，再雙擊hal_board.h文件，IAR就會打開hal_board.h文件。圖2-7 hal_board.h文件的位置法二：

在窗口左邊的Workspace欄中，點(diǎn)擊light_switch工程名前的+號，將工程中的組結(jié)構(gòu)圖展開，然后點(diǎn)擊application組前的+號，再雙擊組中的light_switch.c文件，打開light_switch.c文件。然后在light_switch.c文件的開始部分的代碼中找到“#include<hal_board.h>”代碼，再用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊該代碼，打開如圖2-8所示的快捷菜單，再在快捷菜點(diǎn)中點(diǎn)擊“Open“hal_board.h””菜單項(xiàng)，IAR就會打開hal_board.h文件。第2步：在hal_board.h文件中找到定義LED端口引腳的代碼，然后按圖2-9所示修改LED端口引腳的定義圖2-9

LED的端口引腳的定義圖2-8 快捷菜單第3步：在hal_board.h文件中找到點(diǎn)亮和熄滅LED的代碼，再按圖2-10所示修改點(diǎn)亮和熄滅LED的代碼。圖2-10 點(diǎn)亮和熄滅LED的代碼第4步：保存修改后的hal_board.h文件2、編制開關(guān)發(fā)送程序文件switch.c方法如下：（1）新建switch.c文件。第1步：單擊工具欄中的“新建文件”圖標(biāo)按鈕，如圖2-11所示，新建一個空白文件。圖2-11 新建文件第2步：單擊工具欄中的“保存文件”圖標(biāo)按鈕，在彈出的“另存為”對話框中將所新建的文件保存為“switch.c”，文件存放在D:\EX_WSN\Task4\source\apps\light_switch文件夾中，如圖2-12所示。圖2-12 保存switch.c文件（2）在switch.c文件中添加程序代碼第1步：在圖2-7中雙擊application文件夾中的“l(fā)ight_switch.c”文件名，在文件窗口中打開“l(fā)ight_switch.c”文件。第2步：從“l(fā)ight_switch.c”文件中復(fù)制部分代碼至“switch.c”文件中，并對復(fù)制后的程序進(jìn)行修改。第3步：保存“switch.c”文件。為了方便讀者閱讀，我們對本例程序以及后續(xù)程序中所出現(xiàn)的相關(guān)符號及稱謂作如下說明：

①代碼前面的數(shù)字為代碼在我們所編制的程序文件中的行號，在編寫程序時，這一部分不必錄入。

②無行號的行并不是一個代碼行，該行是由于上一行的內(nèi)容過多，在文檔編排時自動換行而成的，在代碼輸入時，應(yīng)將無行號行的內(nèi)容放在上一行尾部。例如，在下面的程序中，第33行后面的行無行號，該行并不是一個代碼行，它是第33行的內(nèi)容。

③代碼中的注釋在原樣例文件中并不存在，這一部分是我們?yōu)榉奖阕x者對程序的理解而添加的，這一部分可以不輸入。

④樣例文件是指復(fù)制代碼時代碼原來所在的文件。例如，我們在編制switch.c程序文件時，其代碼是從light_switch.c文件中復(fù)制來的，我們所說的switch.c的樣例文件就是指light_switch.c文件。

⑤注釋后面的數(shù)字為該行代碼在其樣例文件中的對應(yīng)行。例如，下面的程序中，第9代碼后面的注釋為“//18”，表示第9行代碼是從light_switch.c文件中第18行復(fù)制而成的。

⑥注釋部分為“//數(shù)字+改”的表示這一行代碼是根據(jù)其樣例文件中對應(yīng)行的代碼修改而成的。其中，“數(shù)字”為這一行代碼在其樣例文件中行號，“改”字表示這一行修改過，行中黑體部分為所修改的內(nèi)容。例如第72行代碼后面的注釋為“//174改”，表示switch.c文件中的第72行代碼是根據(jù)light_switch.c文件中第174行代碼修改而成，修改處為"halButtonPushed()==HAL_BUTTON_1"。

⑦代碼后面無行號注釋的表示該行代碼是我們根據(jù)功能要求而添加的程序代碼。

⑧為了方便讀者閱讀，在編制應(yīng)用程序時我們保留了樣例文件中部分代碼行之間的空行，在輸入程序時可以去掉這些空行。3、編制點(diǎn)燈程序文件light.c

方法如下：（1）按照新建switch.c文件的方法和步驟新建light.c文件。

（2）在light.c文件中添加程序代碼。從“l(fā)ight_switch.c”文件中復(fù)制部分代碼至“l(fā)ight.c”文件中，并對復(fù)制后的程序進(jìn)行修改。4、編譯下載程序

步驟如下：（1）將light.c文件添加至application組中。第1步：在窗口左邊的Workspace欄中，點(diǎn)擊light_switch工程名前的+號，將工程中的組結(jié)構(gòu)圖展開。第2步：右擊application組，在彈出的快捷菜單中單擊【Add】→【AddFiles】菜單命令項(xiàng)，如圖2-13所示。然后在彈出的“AddFiles-application”對話框中選擇剛才所編制的light.c文件，再單擊“打開”按鈕，IAR就會將light.c文件添加到application組中，添加后的結(jié)果如圖2-14所示。圖2-13 在application組中添加文件圖2-14 application組中文件（2）移除application組中的多余文件

application組中的light_switch.c文件是TI公司提供給用戶的樣例文件。本例中，我們已從樣例文件中復(fù)制了相關(guān)代碼，程序編寫完畢后，樣例文件就是多余的了。另外，樣例文件中的許多變量、宏、函數(shù)等與我們所編制的應(yīng)用程序中的變量、宏、函數(shù)同名，程序編譯時會產(chǎn)生錯誤，因此需要將light_switch.c樣例文件從工程中移除出去。從application組中移除light_switch.c文件的方法如下：

用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊application組中的light_switch.c文件，在彈出的快捷菜單中單擊“Remove”菜單命令項(xiàng)，如圖2-15所示，系統(tǒng)會彈出如圖2-16所示的移除確認(rèn)對話框。然后在移除確認(rèn)對話框中單擊“是”按鈕，IAR就會將所選擇的light_switch.c文件從工程中移除出去。圖2-15 從工程中移除light_switch.c文件圖2-16

移除確認(rèn)對話框（3）編譯、連接程序

單擊菜單欄上的“Project”→“make”菜單命令項(xiàng)，IAR就會對工程中的文件進(jìn)行編譯、連接，并在build窗口中顯示編譯、連接后的結(jié)果，如圖

2-17所示。圖2-17

build窗口（4）連接仿真器。

連接仿真器的操作步驟如下：

第1步：用10P排線將仿真器上的10P牛角座與Zigbee模塊上的10P牛角座相連。

第2步：用USB線將仿真器上USB口與計算機(jī)上的USB口相接。第3步：用USB線將Zigbee模塊上的USB口與計算機(jī)上的USB口相接。

第4步