《Zigbee開發(fā)技術及實踐》課件第4章

第4章CC2530基礎開發(fā)4.1概述 4.2CC2530的結構框架4.3CC2530編程基礎4.4I/O4.5振蕩器和時鐘4.6電源管理和復位4.7串口4.8DMA4.9ADC4.10定時器

掌握I/O的使用。

理解存儲器與映射的關系。

掌握ADC的使用方法。

掌握串口和DMA的使用方法。

掌握定時器的使用。

【描述4.D.】

通過掃描方式實現(xiàn)按鍵觸發(fā)LED亮滅。

【描述4.D.2】

通過外部中斷來改變LED亮滅。

【描述4.D.3】

初始化系統(tǒng)時鐘。

【描述4.D.4】

串口發(fā)送數據。

【描述4.D.5】

串口接收數據控制LED亮滅。

【描述4.D.6】

將字符數組sourceString的內容通過DMA傳輸到字符數組destString中，通過串口在PC機顯示結果。

【描述4.D.7】

將AVDD(3.3V)AD轉換，通過串口在PC機顯示結果。

【描述4.D.8】

定時器1溢出標志控制LED亮滅。

【描述4.D.9】

定時器2中斷控制LED亮滅。

【描述4.D.10】

用定時器3自由模式溢出中斷控制LED亮滅。

CC2530是TI公司推出的用來實現(xiàn)嵌入式Zigbee應用的片上系統(tǒng)，它支持2.4

GIEEE802.15.4/Zigbee協(xié)議。根據芯片內置閃存的不同容量，提供給用戶4個版本，即CC2530F32/64/128/256，4.1概述分別具有32

KB/64

KB/128

KB/256

KB的內置閃存。CC2530F256結合了TI業(yè)界領先的Zigbee協(xié)議棧(Zstack)，提供了一個強大的完整的Zigbee解決方案。另外，CC2530F64還提供了一個強大的和完整的ZigbeeRF4CE(消費電子射頻通信標準)遠程控制解決方案。

CC2530芯片的特點如下：

高性能、低功耗的8051微控制器內核。

適應2.4

GHzIEEE802.15.4的RF收發(fā)器。極高的接收靈敏度和抗干擾性。

32

KB/64

KB/128

KB/256

KB閃存。

8

KBSRAM，具備各種供電方式下的數據保持能力。

強大的DMA功能。

只需極少的外接元件，即可形成一個簡單的應用系統(tǒng)。

只需一個晶振，即可滿足網狀型網絡系統(tǒng)的需要。

低功耗，主動模式RX(CPU空閑)：24

mA；

主動模式TX在1

dB(CPU空閑)：29

mA；

供電模式1(4

μs喚醒)：0.2

mA；供電模式2(睡眠定時器運行)：1

μA；

供電模式3(外部中斷)：0.4

μA；

寬電源電壓范圍為2～3.6

V。

硬件支持CSMA/CA。

支持數字化的接收信號強度指示器/鏈路質量指示(RSSI/LQI)。

具有8路輸入8～14位ADC。

高級加密標準AES協(xié)處理器。具有看門狗和2個支持多種串行通信協(xié)議的USART。

1個通用的16位定時器和2個8位定時器，1個IEEE802.15.4MAC定時器。

21個通用I/O引腳。

本章將重點介紹CC2530芯片的基礎開發(fā)，主要講解CC2530的結構框架、CC2530的I/O引腳的使用、串口的使用、DAM的使用和定時器的使用，無線收發(fā)將在第5章中詳細講解。

圖4-1所示為CC2530的內部結構框圖。CC2530內部模塊大致可以分為三種類型：CPU和內存相關的模塊；外設、時鐘和電源管理模塊；射頻相關模塊。

本節(jié)將講解CC2530的CPU以及內存相關模塊，主要內容有兩部分：CC2530CPU；存儲器以及映射。4.2CC2530的結構框架

圖4-1CC2530的內部結構框圖

4.2.1CC2530CPU

CC2530包含一個“增強型”工業(yè)標準的8位8051微控制器內核，運行時鐘32

MHz，具有8倍的標準8051內核的性能。增強型8051內核使用標準的8051指令集，并且每個指令周期是一個時鐘周期，而標準的8051每個指令周期是12個時鐘周期，因此增強型8051消除了總線狀態(tài)的浪費，指令執(zhí)行比標準的8051更快。除了速度改進之外，CC2530的“增強型8051內核”與“標準的8051微控制器”相比，使用時要注意以下兩點：

內核代碼：CC2530的“增強型8051”內核的“目標代碼”兼容“標準8051”內核的“目標代碼”，即CC2530的8051內核的“目標代碼”可以使用“標準8051”的編譯器或匯編器進行編譯。微控制器：由于CC2530的“增強型8051”內核使用了不同于“標準8051”的指令時鐘，因此“增強型8051”在編譯時與“標準8051”代碼編譯時略有不同，例如“標準8051”的微控制器包含的“外設單元寄存器”的指令代碼在CC2530的“增強型8051”上不能正確運行。

4.2.2CC2530存儲器以及映射

本小節(jié)講解CC2530存儲器與映射，包括四部分內容：CC2530的物理存儲器、CC2530的存儲空間、映射和存儲器仲裁。

1.物理存儲器

CC2530的物理存儲器是CC2530本身固有的存儲設備，包括SRAM、FLASH、信息頁面、SFR寄存器和XREG。其各部分的描述如下：

SRAM：上電時，SRAM的內容是未定義的，SRAM內容在所有的供電模式下都保留。

FLASH：片上閃存存儲器，主要是為了保存程序和常量數據。FLASH由一組2

KB的頁面組成。CC2530的FLASH有以下幾個特點。

頁面大?。?

KB。

閃存頁面擦除時間：20

ms。

閃存芯片批量擦除時間：20

ms。

閃存寫時間(4字節(jié))：20

μs。

數據保留(室溫下)：100年。

編程/擦出次數：20

000次。

信息頁面是一個2

KB的只讀區(qū)域，它的主要作用是存儲全球唯一的IEEE地址。

SFR寄存器：特殊功能的寄存器(SFR)。目的是控制8051CPU內核或外設的一些功能。大部分8051CPU內核的SFR和標準的8051SFR相同。

XREG寄存器：是SFR的擴展寄存器，比如射頻寄存器。XREG的大小為1

KB，且訪問速度比SFR要慢。

2.存儲空間

CC2530的8051CPU有四個不同的存儲空間，分別是CODE、DATA、XDATA和SFR，其各個存儲空間的描述如下：

CODE：程序存儲器，只讀存儲空間，用于存放程序代碼和一些常量，有16根地址總線，尋址范圍為0x0000～0xFFFF，共64

KB。

DATA：數據存儲器，可讀/寫的數據存儲空間，用于存放程序運行過程中的數據。有8根地址總線，因此尋址空間為0x00～0xFF，共256個字節(jié)。其中較低的128字節(jié)可以直接或間接尋址，較高的128字節(jié)只能間接尋址。

XDATA：外部數據存儲器，可讀/寫的數據存儲空間，主要用于DMA尋址。有16根地址總線(與CODE共用地址總線)，因此XDATA的尋址空間是0x0000～0xFFFF，共64

KB，只能進行間接尋址，與DATA相比訪問速度比較慢。

SFR：特殊功能寄存器，可讀/寫的寄存器存儲空間，共有128字節(jié)。對于地址是被8整除的SFR寄存器，每一位還可以單獨尋址。

注意：以上的4種存儲空間只是4種不同的尋址方式概念，并不代表具體的物理存儲設備，只是存儲空間的概念；而FLASH、SRAM、EEPROM等是具體的物理存儲設備。他們兩者之間的關系是通過映射來聯(lián)系起來的。例如FLASH或者EEPROM都可以作為物理存儲媒介映射到CODE上。

3.映射

映射就是將CC2530的物理存儲器映射到其存儲空間上，有兩個作用，一是方便DMA訪問存儲設備，二是可在CODE區(qū)執(zhí)行FLASH或SRAM中的代碼。映射分為CODE存儲器映射和XDATA存儲器映射。

1)

CODE存儲器映射

CODE存儲器映射的主要功能有兩個：一是將FLASH映射至CODE存儲空間；二是執(zhí)行來自SRAM的代碼(將SRAM映射至CODE存儲空間)。

對于FLASH的映射，首先要解決存儲空間不對稱的問題，即CODE的尋址空間為

64

KB，而對于CC2530F256設備來說FLASH的存儲空間為256

KB。為了解決這一問題，CC2530將FLASH存儲器分為幾個bank，每個bank的大小是32

KB。對于CC2530F256設備來說，它有8個bank，分別為bank0～bank7。通過操作寄存器FMAP.MAP[2:0](詳見存儲器仲裁)來控制將哪個編號的bank映射到CODE區(qū)域。FLASH與CODE的映射關系如圖4-2所示。

將CODE尋址空間地址0x0000～0xFFFF分為兩個區(qū)域：普通區(qū)域和bank0～7區(qū)域。其中：

普通區(qū)域的尋址空間為0x0000～0x7FFF，只可以映射FLASH的bank0，即FLASH的最低32

KB的存儲空間。

bank0～7區(qū)域的尋址空間在0x8000～0xFFFF之間，通過操作FMAP.MAP[2：0](詳見存儲器仲裁)寄存器，選擇映射bank0～bank7之間的哪個區(qū)域，比如FMAP.MAP

=

001，則映射bank1區(qū)域。

對于SRAM映射(以便在SRAM中執(zhí)行代碼)，可以將SRAM映射到CODE存儲空間的0x8000～(0x8000

+

SRAM_SIZE

-

1)的區(qū)域，如圖4-3所示。需要注意的是，雖然程序從SRAM中運行代碼，但是并不代表程序是從SRAM中啟動的。程序仍舊是從CODE的普通區(qū)域0x0000開始執(zhí)行，當程序執(zhí)行到0x8000時，將執(zhí)行SRAM中的代碼。

圖4-2CODE存儲空間

圖4-3SRAM映射到CODE存儲空間

2)

XDATA存儲器映射

為了方便DMA控制器能訪問所有的物理存儲空間，CC2530把所有的物理存儲器以及寄存器都映射到XDATA上，包括CODE和SFR部分存儲空間。XDATA存儲器映射如圖4-4所示。

圖4-4XDATA存儲空間映射從圖中可以看出XDATA包含了所有物理存儲器的映射，包括8

KB的SRAM存儲器、XREG、SFR、信息頁面和FLASH存儲器，其映射區(qū)域如下所述：

SRAM映射的地址范圍是0x0000到SRAM_SIZE

-

1。其中SRAM較高的256字節(jié)映射到DATA存儲空間8位地址區(qū)域，即地址范圍從SRAM_SIZE

-

256到SRAM_SIZE

-

1。

XREG區(qū)域映射到1

KB地址區(qū)域0x6000～0x63FF。

SFR寄存器映射到地址區(qū)域0x7080～0x70FF。128個條目的硬件寄存器區(qū)域是通過這一存儲空間訪問的。閃存信息頁面2

KB映射到地址區(qū)域0x7800～0x7FFF。這是一個只讀區(qū)域，包含有關設備的各種信息。

信息頁面映射到地址區(qū)域0x7800～0x7FFF。

XBANK為CODE存儲空間的bank0～7區(qū)域的映射，其地址仍然是0x8000～0xFFFF?？梢耘渲么鎯ζ骺刂萍拇嫫鱉EMCTR.XBANK[2:0](詳見存儲器仲裁)決定選擇映射bank0～bank7之間的哪個區(qū)域，比如MEMCTR.XBANK

=

001，則映射bank1區(qū)域。

4.存儲器仲裁

“存儲器仲裁”的主要功能是為了解決CPU與DMA訪問所有物理存儲器(除了CPU內部寄存器)之間的沖突問題。當CPU和DMA之間發(fā)生沖突時，“存儲器仲裁”停止CPU或DMA的總線，這樣沖突就被解決。存儲器仲裁主要有兩個寄存器，即存儲器仲裁控制寄存器MEMCTR和閃存區(qū)映射寄存器FMAP，這兩個寄存器用于控制存儲器子系統(tǒng)的各個方面。其描述如下：

MEMCTR.XMAP必須設置以使得程序從SRAM執(zhí)行；MEMCTR.XBANK決定XDATA的高32KB映射CODE存儲空間的哪個bank區(qū)域，如表4-1所示。

表4-1MEMCTR(0XC7)存儲器仲裁控制閃存區(qū)映射寄存器FMAP控制物理32

KB代碼區(qū)映射到CODE存儲空間的程序地址區(qū)域0x8000～0xFFFF，如表4-2所示。

表4-2FMAP(0x9F)閃存區(qū)映射

IAR對CC2530的編程操作提供了良好的C語言支持，包括頭文件、運行庫以及中斷編程等。4.3CC2530編程基礎

4.3.1寄存器和匯編指令

CC2530的CPU寄存器與標準的8051的CPU寄存器相同，都包括8組寄存器R0～R7、程序狀態(tài)字PSW、累加器ACC、B寄存器和堆棧指針SP等。

CC2530的CPU指令與標準的8051的指令集相同，因此本小節(jié)不再詳細介紹CC2530的寄存器以及匯編指令，詳細內容請查閱有關8051的書籍。

4.3.2編程基礎

CC2530編程的風格基本上與普通的基于8051的C語言編程相同。包括頭文件、初始化函數、主函數以及其他中斷函數。

1.頭文件

在C語言中頭文件以“XXX.h”的格式存在，其中“XXX”為文件名，在頭文件中一般定義程序需要的變量或函數的聲明等。一般頭文件在源程序的一開始使用“包含命令”將頭文件包含在源程序中，以便源程序調用頭文件中的變量等。頭文件“包含命令”使用“#include”命令。

以CC2530為例，CC2530的頭文件為“ioCC2530.h”，“ioCC2530.h”是TICC2530芯片專門定義的，包括CC2530芯片內部寄存器以及存儲器的訪問地址、芯片引腳和中斷向量的定義。在基于CC2530的編程中，必須在源程序的一開始將頭文件“ioCC2530.h”包含到源程序中。示例如下。

【示例4-1】CC2530頭文件

#include<ioCC2530.h>

在一個工程里面還會有其他的頭文件，比如要控制CC2530開發(fā)板的LED，一般由用戶新建一個頭文件，此頭文件可以由用戶命名，例如“LED.h”。

【示例4-2】CC2530頭文件

#include<LED.h>

在此頭文件中定義與LED相關的變量以及可能用到的引腳或寄存器信息。一般用戶定義的頭文件格式如示例4-3所示。

【示例4-3】LED.h

/**************************************************

*函數原型及相關變量

*相關文件：LED.H

**************************************************/

//以下兩行和最后一行預處理指令用于防止該頭文件被多次包含

#ifndefLED_H_

#defineLED_H_

#include<ioCC2530.h>

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar

//定義LED的端口

#definelED1P1_0

#definelED2P1_1

//函數聲明

voidDelay(uint);

voidinitLED(void);

#endif需要注意的是在用戶編寫的頭文件中，也需要將“ioCC2530.h”包含在內。如果其中一個頭文件中包含了另外一個頭文件，那么在主函數文件中只需要包含前者即可，例如在LED.h中包含了頭文件“ioCC2530.h”，那么在主函數文件中只需要包含“LED.h”文件即可。

2.初始化函數

在一個項目工程中為了增強程序的可移植性和可維護性，一般將一些初始化配置信息編寫成一個函數，稱作初始化函數。在一個工程中可以有多個初始化函數，例如LED的初始化、串口的初始化、按鍵的初始化等。以LED初始化為例，在初始化函數中對LED對應的寄存器以及端口進行配置，以便LED在程序開始的時候保持規(guī)定的狀態(tài)。以下示例為一個簡單的LED初始化函數。

【示例4-4】InitialLED()

/****************************

*函數功能：LED初始化程序

*函數參數：無

*函數返回值：無

*****************************/

voidInitLED(void)

{

//P10、P11定義為輸出

P1DIR|=0x03;

//關LED1

LED1=OFF;

//關LED2

LED2=OFF;

}

3.主函數

與常規(guī)的C語言程序一樣，IAR下的CC2530程序依然將main()函數設定為程序的入口函數，也稱主函數。當程序比較大時，在主函數內一般不直接編寫與程序相關的業(yè)務算法，而是調用其他子函數(如用庫函數、戶編寫的硬件初始化函數和業(yè)務算法或其他功能函數等)來實現(xiàn)整個程序的邏輯，使主函數看起來簡單明了并且易于程序的維護。以下示例為一個主函數，在此主函數中除了調用LED初始化函數和按鍵初始化函數之外，還調用了延時函數和按鍵掃描函數KeyScan()函數，實現(xiàn)了按鍵控制LED的功能。

【示例4-5】main()

voidmain(void)

{

ucharKeyvalue;

Delay(10);

//調用初始化函數

InitLED();

InitKey();

while(1)

{

//給按鍵標志位賦值

Keyvalue=KeyScan();

//如果按鍵為SW6

if(Keyvalue==1)

{

//LED切換狀態(tài)

LED1=!LED1;

//清除鍵值

Keyvalue=0;

}

//檢測按鍵為SW5

if(Keyvalue==2)

{

//LED2切換狀態(tài)

LED2=!LED2;

//清除鍵值

Keyvalue=0;

}

Delay(10);

}

}

以上程序比較簡單，因此把按鍵對LED的控制直接在main()函數內完成，當然也可把這部分代碼(算法)封裝成一個業(yè)務算法函數，例如KeyLed()。

4.其他子函數

在一個程序中，為了程序的可維護性，除了初始化函數之外，還需要將某個業(yè)務算法或功能封裝成一個函數，稱為子函數。以下示例為按鍵掃描的子函數。

【示例4-6】KeyScan()

ucharKeyScan(void)

{

//檢測SW6是否為低電平，低電平有效

if(SW6==0)

{

Delay(100);

//檢測到按鍵

if(SW6==0)

{

//直到松開按鍵

while(!SW6);

//返回值為1

return(1);

}

}

//檢測SW5是否為低電平，低電平有效

if(SW5==0)

{

Delay(100);

//檢測到按鍵

if(SW5==0)

{

//檢測到按鍵

while(!SW5);

//返回值為2

return(2);

}

}

return(0);

}

5.中斷函數

當需要中斷處理時，需要編寫中斷處理函數，中斷處理函數是當有中斷發(fā)生時，需要處理的事件。中斷函數的編寫請參見下一小節(jié)。

以外部中斷為例，當有中斷發(fā)生時，LED1狀態(tài)改變。

【示例4-7】中斷服務子程序

#pragmavector=P0INT_VECTOR

__interruptvoidP0_ISR(void)

{

//關端口P0.4、P0.5中斷

P0IEN&=~0x30;

//按鍵中斷

if(P0IFG>0)

{

//清中斷標志

P0IFG=0;

//LED1改變狀態(tài)

lED1=!lED1;

}

//開中斷

P0IEN|=0x30;

}

4.3.3中斷的使用

CC2530的中斷系統(tǒng)是為了讓CPU對內部或外部的突發(fā)事件及時地作出響應，并執(zhí)行相應的中斷程序。中斷由中斷源引起，中斷源由相應的寄存器來控制。當需要使用中斷時，需配置相應的中斷寄存器來開啟中斷，當中斷發(fā)生時將跳入中斷服務函數中執(zhí)行此中斷所需要處理的事件。本小節(jié)將介紹CC2530中斷的使用，包括中斷源、中斷向量、中斷優(yōu)先級以及中斷編程。

1.中斷源與中斷向量

CC2530有18個中斷源，每個中斷源都可以產生中斷請求，中斷請求可以通過設置中斷使能SFR寄存器的中斷使能位IEN0、IEN1或IEN2使能或禁止中斷(相關的中斷寄存器將在以下章節(jié)中詳細講解)。CC2530的中斷源如表4-3所示。

表4-3中斷概述

當相應的中斷源使能并發(fā)生時，中斷標志位將自動置1，然后程序跳往中斷服務程序的入口地址執(zhí)行中斷服務程序。待中斷服務程序處理完畢后，由硬件清除中斷標志位。

中斷服務程序的入口地址即中斷向量，CC2530的18個中斷源對應了18個中斷向量，中斷向量定義在頭文件“ioCC2530.h”中，其定義如下。

【代碼4-1】<ioCC2530.h>中斷向量的定義

/**************************************************

*InterruptVectors

**************************************************/

//RF內核錯誤中斷(RFTXRFIO下溢或RXFIFO溢出)

#defineRFERR_VECTOR VECT(0,0x03)

//ADC轉換結束

#defineADC_VECTOR VECT(1,0x0B)

//USART0RX完成

#defineURX0_VECTOR VECT(2,0x13)

//USART1RX完成

#defineURX1_VECTOR VECT(3,0x1B)

//AES加密解密完成

#defineENC_VECTOR VECT(4,0x23)

//睡眠定時器比較

#defineST_VECTOR VECT(5,0x2B)

//端口2中斷

#defineP2INT_VECTOR VECT(6,0x33)

//USART0TX完成

#defineUTX0_VECTOR VECT(7,0x3B)

//DMA傳輸完成

#defineDMA_VECTOR VECT(8,0x43)

//Timer1(16位)捕獲/比較/溢出

#defineT1_VECTOR VECT(9,0x4B)

//Timer2(MACTimer)

#defineT2_VECTOR VECT(10,0x53)

//Timer3(8位)捕獲/比較/溢出

#defineT3_VECTOR VECT(11,0x5B)

//Timer4(8位)捕獲/比較/溢出

#defineT4_VECTOR VECT(12,0x63)

//端口0中斷

#defineP0INT_VECTOR VECT(13,0x6B)

//USART1TX完成

#defineUTX1_VECTOR VECT(14,0x73)

//端口1中斷

#defineP1INT_VECTOR VECT(15,0x7B)

//RF通用中斷

#defineRF_VECTOR VECT(16,0x83)

//看門狗計時溢出

#defineWDT_VECTOR VECT(17,0x8B)

2.中斷優(yōu)先級

中斷優(yōu)先級將決定中斷響應的先后順序，在CC2530中分為六個中斷優(yōu)先組，即IPG0～IPG5，每一組中斷優(yōu)先組中有三個中斷源，中斷優(yōu)先組的劃分如表4-4所示。

表4-4中斷優(yōu)先組的劃分

中斷優(yōu)先組的優(yōu)先級設定由寄存器IP0和IP1來設置。CC2530的優(yōu)先級有4級，即0～3級，其中0級的優(yōu)先級最低，3級的優(yōu)先級最高。優(yōu)先級的設置如表4-5所示。

表4-5優(yōu)先級設置其中IP1_X和IP0_X的X取值為優(yōu)先級組IPG0～IPG5中的任意一個。例如設置優(yōu)先級組IPG0為最高優(yōu)先級組，則設置如示例4-8所示。

【示例4-8】優(yōu)先級別設置

//設置IPG0優(yōu)先級組為最高優(yōu)先級別

IP1_IPG0=1;

IP0_IPG0=1;

如果同時收到相同優(yōu)先級或同一優(yōu)先級組中的中斷請求時，將采用輪流檢測順序來判斷中斷優(yōu)先級別的響應。其中斷輪流檢測順序如表4-6所示。

表4-6輪流探測順序例如在中斷優(yōu)先級組IPG0中的中斷RFERR、RF和DMA的中斷優(yōu)先級是相同的，如果同時使用這三個中斷，就需要使用輪流探測順序來判斷哪一優(yōu)先級最高。由輪流探測順序表查得RFERR中斷優(yōu)先級最高，RF中斷次之，DMA中斷與其他兩個中斷相比中斷優(yōu)先級最低。

3.中斷處理過程

中斷發(fā)生時，CC2530硬件自動完成以下處理：

(1)中斷申請：中斷源向CPU發(fā)出中斷請求信號(中斷申請一般需要在程序初始化中配置相應的中斷寄存器開啟中斷)；

(2)中斷響應：CPU檢測中斷申請，把主程序中斷的地址保存到堆棧，轉入中斷向量入口地址；

(3)中斷處理：按照中斷向量中設定好的地址，轉入相應的中斷服務程序；

(4)中斷返回：中斷服務程序執(zhí)行完畢后，CPU執(zhí)行中斷返回指令，把堆棧中保存的數據從堆棧彈出，返回原來程序。

4.中斷編程

中斷編程的一般過程如下：

(1)中斷設置：根據外設的不同，具體的設置是不同的，一般至少包含啟用中斷。

(2)中斷函數的編寫；這是中斷編程的主要工作，需要注意的是，中斷函數應盡可能地減少耗時或不進行耗時操作。

CC2530所使用的編譯器為IAR，在IAR編譯器中用關鍵字

__interrupt來定義一個中斷函數。使用

#progmavector來提供中斷函數的入口地址，并且中斷函數沒有返回值，沒有函數參數。中斷函數的一般格式如下：

#pragmavector=中斷向量

__interruptvoid函數名(void)

{

//中斷程序代碼

}在中斷函數的編寫中，當程序進入中斷服務程序之后，需要執(zhí)行以下幾個步驟：

(1)將對應的中斷關掉(不是必須的，需要根據具體情況來處理)；

(2)其次如果需要判斷具體的中斷源，則根據中斷標志位進行判斷(例如所有I/O中斷共用1個中斷向量，需要通過中斷標志區(qū)分是哪個引腳引起的中斷)；

(3)清中斷標志(不是必須的，CC2530中中斷發(fā)生后由硬件自動清中斷標志位)；

(4)處理中斷事件，此過程要盡可能地少耗時；

(5)最后，如果在第一步中關閉了相應的中斷源，則需要在退出中斷服務程序之前打開對應的中斷。

一般情況下，中斷函數的編寫是根據實際項目中的需求來定的。以CC2530端口0的P0.4、P0.5外部中斷為例，中斷程序的編寫如示例4-9所示。

【示例4-9】中斷程序編寫

//中斷函數入口地址

#pragmavector=P0INT_VECTOR

//定義一個中斷函數

__interruptvoidP0_ISR(void)

{

//關端口P0.4、P0.5中斷

P0IEN&=～0x30;

//判斷中斷發(fā)生

if(P0IFG>0)

{

//清中斷標志

P0IFG=0;

/**中斷事件的處理**/

.........

.........

........

}

//開中斷

P0IEN|=0x30;

}

CC2530包括3個8位輸入/輸出(I/O)端口，分別是P0、P1和P2。其中P0和P1有8個引腳，P2有5個引腳，共21個數字I/O引腳。4.4I/O這些引腳都可以用作通用的I/O端口，同時通過獨立編程還可以作為特殊功能的I/O(例如串口、ADC等)或者外部中斷輸入，通過軟件設置可以改變引腳的輸入/輸出硬件狀態(tài)配置。

這21個I/O引腳具有以下功能：

通用I/O。

外設I/O。

外部中斷源輸入口。

弱上拉輸入或推拉輸出。

21個引腳都可以用作外部中斷源輸入口以產生中斷，外部中斷功能也可以喚醒睡眠模式。I/O引腳通過獨立編程能作為數字輸入或數字輸出，還可以通過軟件設置改變引腳的輸入/輸出硬件狀態(tài)配置和硬件功能配置。在使用I/O端口前需要通過不同的特殊功能寄存器對它進行配置。

4.4.1通用I/O

用作通用I/O時，引腳可以組成3個8位端口，端口0、端口1和端口2來表示P0、P1和P2。所有的端口均可以通過SFR寄存器P0、P1和P2進行位尋址和字節(jié)尋址。每個端口引腳都可以單獨設置為通用I/O或外部設備I/O。其中P1.0和P1.1具備20

mA的輸出驅動能力，其他所有的端口只具備4mA的輸出驅動能力。

1.配置寄存器PxSEL

寄存器PxSEL(其中x為端口的標號0～2)用來設置端口的每個引腳為通用I/O或者是外部設備I/O(復位之后，所有的數字輸入、輸出引腳都設置為通用輸入引腳)。P0SEL、P1SEL和P2SEL寄存器配置如表4-7、表4-8、表4-9所示。

表4-7P0SEL—端口0功能選擇寄存器

表4-8P1SEL—端口1功能選擇寄存器表4-9P2SEL—端口2功能選擇寄存器例如需要將P0.4和P0.5設置為普通的I/O口，其寄存器的配置如示例4-10所示。

【示例4-10】PxSEL寄存器的設置

//P0.4和P0.5設置為普通的I/O口

P0SEL&=～0x30;

2.配置寄存器PxDIR

如果需要改變端口引腳方向，則需要使用寄存器PxDIR來設置每個端口引腳的輸入和輸出(其中x為端口的標號0～2)。PxDIR寄存器的配置如表4-10、表4-11、表4-12所示。

表4-10P0DIRI/O方向選擇寄存器

表4-11P1DIRI/O方向選擇寄存器

表4-12P2DIRI/O方向選擇寄存器

例如需要將P0.4和P0.5設置為輸入，將P1.0和P1.1設置為輸出，并且將P1.0設置為輸出高電平和P1.1設置為輸出低電平，其寄存器的配置如示例4-11所示。

【示例4-11】PxDIR寄存器的設置

//P0.4和P0.5設為輸入

P0DIR&=～0x30;

//P1.0設置為輸出，p1.1輸出為低電平

P1DIR|=0x03;

//P1.0和P1.1設置為輸出高電平

P1_0=1;

P1_1=0;

3.配置寄存器PxINP

復位之后，所有的端口均設置為帶上拉的輸入。用作輸入時，通用I/O端口引腳可以設置為上拉、下拉或三態(tài)操作模式。其中P1.0和P1.1端口沒有上拉和下拉功能。上拉、下拉或三態(tài)操作模式寄存器由PxINP設置(其中x為端口的標號0～2)。PxINP寄存器如表4-13、表4-14、表4-15所示。

表4-13P0INP端口0輸入模式

表4-14P1INP端口2輸入模式

表4-15P2INP端口2輸入模式

【示例4-12】PxINP寄存器的設置

//P0.4和P0.5設置為三態(tài)

P0INP|=0x30;

下述內容用于實現(xiàn)任務描述4.D.1，通過掃描方式實現(xiàn)按鍵觸發(fā)LED亮滅。利用按鍵SW5和按鍵SW6控制LED1和LED2。當按下SW5時，LED1狀態(tài)改變；當按下SW6時，LED2狀態(tài)改變。解決問題的思路如下。

(1)原理圖分析：按鍵和LED的原理圖如圖4-5所示。由此可知，按鍵SW5由P0.4控制，按鍵SW6由P0.5控制；LED1和LED2分別由P1.0和P1.1控制。

(2)按鍵初始化：將P0.4和P0.5設為普通I/O口，并且設置為輸入狀態(tài)。

(3)

LED初始化：將P1.0和P1.1設置為輸出且將LED1和LED2關閉。

(4)采用按鍵檢測的方法來控制LED狀態(tài)的改變：當檢測到SW5按下時，LED1狀態(tài)改變；當檢測到SW6按下時，LED2狀態(tài)改變。

圖4-5按鍵和LED原理圖

【描述4.D.1】main.c

#include<ioCC2530.h>

//定義控制燈的端口

//定義LED1為P11口控制

#defineLED1P1_0

//定義LED2為P10口控制

#defineLED2P1_1

#defineSW6P0_4

#defineSW5P0_5

//函數聲明

//延時函數

voidDelay(uint);

//初始化P0口

voidInitial(void);

//初始化按鍵

voidInitKey(void);

//掃描按鍵，讀鍵值

ucharKeyScan(void);

/***********************************

*按鍵初始化函數

************************************/

voidInitKey(void)

{

//P0.4,P0.5設為普通輸出口

P0SEL&=～0x30;

//按鍵在P04，P05設為輸入

P0DIR&=～0x30;

//P0.4，P0.5為三態(tài)

P0INP|=0x30;

}

/**************************

*LED初始化

**************************/

voidInitial(void)

{

//P10、P11定義為輸出

P1DIR|=0x03;

//關LED1

LED1=OFF;

//關LED2

LED2=OFF;

}

/****************************

*延時1.5us

*****************************/

voidDelay(uintn)

{

uinttt;

for(tt=0;tt<n;tt++);

for(tt=0;tt<n;tt++);

for(tt=0;tt<n;tt++);

for(tt=0;tt<n;tt++);

for(tt=0;tt<n;tt++);

}

/*****************************************

*按鍵掃描

*****************************************/

ucharKeyScan(void)

{

//檢測SW6是否為低電平，低電平有效

if(SW6==0)

{

Delay(100);

//檢測到按鍵

if(SW6==0)

{

//直到松開按鍵

while(!SW6);

//返回值為1

return(1);

}

}

//檢測SW5是否為低電平，低電平有效

if(SW5==0)

{

Delay(100);

//檢測到按鍵

if(SW5==0)

{

//檢測到按鍵

while(!SW5);

//返回值為2

return(2);

}

}

return(0);

}

/*********************************

*main()函數

*********************************/

voidmain(void)

{//按鍵標志位

ucharKeyvalue=0;

Delay(10);

//調用初始化函數

Initial();

InitKey();

while(1)

{//給按鍵標志位賦值

Keyvalue=KeyScan();

//如果按鍵為SW6

if(Keyvalue==1)

{

//LED切換狀態(tài)

LED1=!LED1;

//清除鍵值

Keyvalue=0;

}

//檢測按鍵為SW5

if(Keyvalue==2)

{

//LED2切換狀態(tài)

LED2=!LED2;

//清除鍵值

Keyvalue=0;

}

Delay(10);

}

}

實驗現(xiàn)象結果為：當按下SW5時，LED1燈的狀態(tài)改變；當按下SW6時，LED2燈的狀態(tài)改變。

4.4.2通用I/O中斷

在設置I/O口的中斷時必須要將其設置為輸入狀態(tài)，通過外部信號的上升或下降沿觸發(fā)中斷。通用I/O的所有的外部中斷共用一個中斷向量，根據中斷標志位來判斷是哪個引腳發(fā)生中斷。

在使用通用I/O中斷時需要設置其寄存器，通用I/O中斷寄存器有三類：中斷使能寄存器、中斷狀態(tài)標志寄存器和中斷控制寄存器。中斷使能寄存器包括IENx和PxIEN(其中x代表0、1、2)，其功能是使I/O口進行中斷使能。

中斷狀態(tài)標志寄存器包括PxIFG，其功能是當發(fā)生中斷時，I/O口所對應的中斷狀態(tài)標志將自動置1。

中斷控制寄存器為PICTL，其功能是控制I/O口的中斷觸發(fā)方式。

1.中斷使能寄存器IENx

IENx寄存器包括三個八位寄存器：IEN0、IEN1和IEN2。IENx中斷主要是配置總中斷和P0～2端口的使能。

IEN1.P0IE：P0端口中斷使能。

IEN2.P1IE：P1端口中斷使能。

IEN2.P2IE：P2端口中斷使能。

IEN0寄存器的第7位可以控制CC2530所有中斷的使能。IEN0的其他位控制定時器、串口、RF等外設功能中斷的詳細講解見本章后面小節(jié)的內容。IEN0寄存器如表4-16所示。

表4-16IEN0中斷使能

IEN1寄存器的第5位控制P0口的中斷，當設置IEN1.P0IE時，將設置P0端口所有引腳的中斷使能，即P0.0～P0.7引腳全部中斷使能。IEN1中斷寄存器如表4-17所示。

表4-17IEN1中斷使能

IEN2寄存器的第4位和第1位分別控制P1端口和P2端口的中斷，當設置IEN2.P1IE和IEN2.P2IE時，將設置P1端口和P2端口所有引腳的中斷使能，即P1.0～P1.7引腳和P2.0～P2.4引腳全部中斷使能。IEN2中斷寄存器如表4-18所示。

表4-18IEN2中斷使能例如，設置端口0中斷使能，其寄存器的配置如示例4-13所示。

【示例4-13】端口0中斷使能配置

//端口0中斷使能

IEN1|=0x20;

2.中斷使能寄存器PxIEN

PxIEN寄存器用來設置端口的某一個引腳的中斷使能，PxIEN有三個寄存器，即P0IEN、P1IEN和P2IEN，分別如表4-19、表4-20、表4-21所示。

表4-19P0IEN端口0中斷使能寄存器

表4-20P1IEN端口1中斷使能寄存器

表4-21P2IEN端口2中斷使能寄存器其中P0IEN控制端口0的P0.0～P0.7中斷使能；P1IEN控制端口1的P1.0～P1.7中斷使能；P2IEN寄存器的0～4控制端口2的P2.0～P2.4中斷使能。如果設置P0.4和P0.5中斷使能，其寄存器的設置如示例4-14所示。

【示例4-14】P0.4和P0.5中斷使能

//端口0中斷使能

P0IEN|=0x30;

3.中斷狀態(tài)標志寄存器PxIFG

PxIFG寄存器是中斷狀態(tài)標志寄存器，由于CC2530的外部中斷共用一個中斷向量，因此需要判斷是哪個引腳發(fā)生中斷，通過判斷PxIFG寄存中的中斷狀態(tài)標志位可以判斷哪個引腳發(fā)生中斷。PxIFG寄存器有三個，分別是P0IFG、P1IFG和P2IFG。其中P0IFG是判斷P0端口的P0.0～P0.7引腳的中斷狀態(tài)標志；P1IFG是判斷P1端口的P1.0～P1.7引腳的中斷狀態(tài)標志；P2IFG是判斷P0端口的P2.0～P2.4引腳的中斷狀態(tài)標志。這三種寄存器分別如表4-22、表4-23、表4-24所示。

表4-22P0IFG端口0中斷狀態(tài)標志寄存器

表4-23P1IFG端口1中斷狀態(tài)標志寄存器表4-24P2IFG端口2中斷狀態(tài)標志寄存器

如果有中斷發(fā)生則相應的寄存器位由硬件自動置1，例如要判斷端口0是否發(fā)生中斷，可以使用如示例4-15所示的代碼。

【示例4-15】端口0是否有中斷發(fā)生

//判斷中斷標志位

if(P0IFG>0)

{

...

}

4.中斷控制寄存器PICTL

I/O口發(fā)生中斷除了配置中斷使能之外，還需要配置中斷觸發(fā)方式。中斷觸發(fā)方式可由端口中斷控制寄存器PICTL設置。I/O中斷觸發(fā)方式分為輸入的上升沿觸發(fā)和輸入的下降沿觸發(fā)。PICTL寄存器如表4-25所示。

表4-25PICTL端口中斷控制寄存器續(xù)表

例如，要設置P0.4和P0.5為下降沿觸發(fā)，其寄存器的配置如示例4-16所示。

【示例4-16】PICTL寄存器配置

//P0.4和P0.5為下降沿觸發(fā)中斷

PICTL|=0x01;

5.中斷配置

為了使能任一中斷功能，應當采取以下步驟：

(1)設置需要發(fā)生中斷的I/O口為輸入方式。

(2)清除中斷標志，即將需要設置中斷的引腳所對應的寄存器PxIFG狀態(tài)標志位置0。

(3)設置具體的I/O引腳中斷使能，即設置中斷的引腳所對應的寄存器PxIEN的中斷使能位為1。

(4)設置I/O口的中斷觸發(fā)方式。

(5)設置寄存器IEN1和IEN2中對應引腳的端口的中斷使能位為1。

(6)設置IEN0中的EA位為1使能全局中斷。

(7)編寫中斷服務程序。下述內容用于實現(xiàn)任務描述4.D.2，通過外部中斷改變LED1的亮滅。利用按鍵SW5和SW6觸發(fā)P0.4和P0.5下降沿發(fā)生中斷控制LED1的亮滅。即當按下SW5或者SW6時，LED1燈的狀態(tài)發(fā)生改變，解決問題的步驟如下所述。

(1)

LED初始化：關閉四個LED。

(2)外部中斷初始化：清空P0中斷標志位，開啟P0口中斷以及總中斷。

(3)中斷處理函數的編寫。

【描述4.D.2】main.c

#include<ioCC2530.h>

#defineuintunsignedint

#defineLED1P1_0

#defineLED2P1_1

#defineLED3P1_2

#defineLED4P1_3

/*****************************LED初始化

****************************/

voidInitLED(void)

{

//P1為普通I/O口

P1SEL=0x00;

//P1.0P1.1P1.2P1.3輸出

P1DIR=0x0F;

//關閉LED1

LED1=1;

//關閉LED2

LED2=1;

//關閉LED3

LED3=1;

//關閉LED4

LED4=1;

}

/***********************************

*io及外部中斷初始化

*****************************/

voidInitIO(void)

{

//P0中斷標志清0

P0IFG|=0x00;

//P0.4有上拉、下拉能力

P0INP&=～0X30;

//P0.4和P0.5中斷使能

P0IEN|=0x30;

//P0.4和P0.5，下降沿觸發(fā)

PICTL|=0X01;

//開中斷

EA=1;

//端口0中斷使能

IEN1|=0X20;

};

/**********************************

*延時子函數

***********************************/

voidDelay(uintn)

{

uinttt;

for(tt=0;tt<n;tt++);

for(tt=0;tt<n;tt++);

for(tt=0;tt<n;tt++);

for(tt=0;tt<n;tt++);

for(tt=0;tt<n;tt++);

}

/********************************

*main()函數

*********************************/

voidmain(void)

{

//LED初始化

InitLED();

//IO及外部中斷初始化

InitIO();

//等待中斷

Delay(100);

while(1);

}

/*******************************

*中斷服務子程序

********************************/

#pragmavector=P0INT_VECTOR

__interruptvoidP0_ISR(void)

{//關中斷

P0IEN&=～0x30；

//判斷按鍵中斷

if(P0IFG>0)

{//清中斷標志

P0IFG=0;

//LED1改變狀態(tài)

LED1=!LED1;

}

//開中斷

P0IEN|=0x30;

}

實驗現(xiàn)象：當按下按鍵SW5和SW6時，LED1的狀態(tài)發(fā)生改變。

4.4.3外設I/O

外設I/O是I/O的第二功能，當I/O配置為外設I/O時，可以通過軟件配置連接到ADC、串口、定時器和調試接口等。當設置為外設I/O時，需要將對應的寄存器位PxSEL置1，每個外設單元對應兩組可以選擇的I/O引腳，即“外設位置1”和“外設位置2”，如表4-26所示。例如USART在SPI模式下，“外設位置1”為P0.2～P0.5，“外設位置2”為P1.2～P1.5。

表4-26外設I/O引腳映射

外設I/O位置的選擇使用寄存器PERCFG來控制，PERCFG是外設控制寄存器，用來選擇外設使用哪一個I/O端口，如表4-27所示。

表4-27PERCFG外設控制寄存器

【示例4-17】PERCFG寄存器設置

//設置USART0為外設位置1

PERCFG|=0x00;

如果I/O映射有沖突，可以在有沖突的組合之間設置優(yōu)先級。優(yōu)先級的設置是通過寄存器P2SEL和P2DIR來設置，如表4-28、表4-29所示。

表4-28P2SEL端口1外設優(yōu)先級控制寄存器表4-29P2DIR端口0外設優(yōu)先級控制寄存器其中P2DIR的PRIP0位負責優(yōu)先級的選擇，當外設使用同一引腳而引起沖突時，由P2DIR.PRIP0位來決定先使用哪一個外設。

各外設使用情況簡單介紹如下，具體使用詳見本章以下章節(jié)。

1.

ADC

整個P0口可作為ADC使用，因此可以使用多達8個ADC輸入引腳。此時P0引腳必須配置為ADC輸入。APCFG寄存器(ADC模擬外設I/O配置寄存器)可以配置P0的某個引腳為一個ADC輸入，且相應的位必須設置為1。這個寄存器的默認值選擇端口0引腳為非ADC輸入，即數字輸入/輸出，如表4-30所示。

表4-30APCFG模擬外設I/O配置寄存器

APCFG寄存器的設置將覆蓋P0SEL的設置。但是ADC可以配置為使用I/O引腳P2.0作為內部觸發(fā)器來啟動裝換。當用作ADC內部觸發(fā)器時，P2.0必須在輸入模式下配置為通用I/O。

2.串口

USART0和USART1均有兩種模式，分別是異步UART模式或同步SPI模式，并且每種模式下所對應的外設引腳有兩種，即外設位置1和外設位置2。其中SFR寄存器位PERCFG.U0CFG用于設置USART0是使用外設位置1還是外設位置2；PERCFG.U1CFG

用于設置USART1是使用外設位置1還是外設位置2。

P2DIR.PRIP0為端口0指派一些外設的優(yōu)先順序。當設置為00時，USART0優(yōu)先。如果選擇了UART模式，且硬件流量控制禁用，UART1或定時器1將優(yōu)先使用端口P0.4和P0.5。

P2SEL.PRI3P1和P2SEL.PRI0P1為端口1指派外設優(yōu)先順序，當兩者都設置為0時，USART0優(yōu)先。

3.定時器1

PERCFG.T1CFG用于設置定時器1是使用外設位置1還是外設位置2，定時器1的外設信息對應如下：

0：通道0捕獲/比較引腳。

1：通道1捕獲/比較引腳。

2：通道2捕獲/比較引腳。

3：通道3捕獲/比較引腳。

4：通道4捕獲/比較引腳。

P2DIR.PRIP0用于為端口0指派外設的優(yōu)先順序。當設置為10時，定時器通道0-1優(yōu)先，當設置為11時，定時器通道2-3優(yōu)先。

P2SEL.PRI1P1和P2SEL.PRI0P1為端口1指派外設的優(yōu)先順序。當P2SEL.PRI1P1設置為低電平，P2SEL.PRI0P1設置為高電平時，定時器1通道優(yōu)先。

4.定時器3

PERCFG.T3CFG用于設置定時器3是使用外設位置1還是外設位置2。

定時器3信號顯示如下：

0：通道0比較引腳。

1：通道1比較引腳。

P2SEL.PRI2P1和P2SEL.PRI3P1為端口1選擇一些外設的優(yōu)先順序。當P2SEL.PRI2P1和P2SEL.PRI3P1都設置為高電平時，定時器3通道優(yōu)先。如果P2SEL.PRI2PI設置為低電平時，定時器3通道優(yōu)先于USART1，但是USART0優(yōu)先于定時器3通道以及USART1。

5.定時器4

PERCFG.T4CFG用于設置定時器4是使用外設位置1還是外設位置2。

定時器3信號顯示如下：

0：通道0比較引腳。

1：通道1比較引腳。

P2SEL.PRI1P1為端口1選擇一些外設的優(yōu)先順序。當這個位設置時，定時器4通道優(yōu)先。

6.調試接口

端口P2.1和P2.2分別用于調試數據和時鐘信號，即DD調試數據和DC調試時鐘。當處于調試模式時，調試接口控制這些引腳的方向，并且在這些引腳上禁用上拉和下拉。