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点西科技嵌入式技术联盟webee—zigbee学习历程八

前言：
万众期待，终于到了“无线”这一块的实验了，无线点灯是大家入门ZigBee的一个很好的经典例子，里面虽然还没有用到协议栈，但它体现出来的数据发送、接收和用协议栈是差不多的，而且TI公司的Basic RF的代码容易看懂，如果把这个实验掌握了（不要只是下载程序然后看试现象），到后面的协议栈就比较好入手了。废话就不多说，立马开始我们的实验。

大家可以了解一下下面的关键字：
CCM - Counter with CBC-MAC (mode ofoperation)
HAL - HardwareAbstraction Layer (硬件抽象层)
PAN - PersonalArea Network （个人局域网）
RF - RadioFrequency （射频）
RSSI - Received SignalStrength Indicator (接收信号强度指示)

实现平台：两块WeBee 功能底板及两块WeBee无线模块

图1 准备就绪

图2 无线点灯

实验现象：
两块WeBee模块通信，一个模块作发射，另外一个模块接收，发射模块依次按下按键S1，改变接收模块LED1的亮灭的状态。实现无线点灯功能。

实验讲解：
例程的源代码CC2530 BasicRF.rar是TI官网上下载的，用户可以去TI官网注册并下载。首先说明，TI官网的程序的开发平台是TI官网的开发板，硬件资料有所不同，所以要在WeBee板上实现无线点灯功能，必须对其代码稍作修改。

本实现讲解的主要内容有分三部分：
1、工程文件介绍
2、Basic RF layer介绍及其工作过程
3、light_switch.c代码详解

一、工程文件介绍:
解压后打开文件夹：CC2530 BasicRF 然后你会发现还有三个文件夹，然后你下意识地点进source文件夹，再进去后会发现，还有两个文件夹，然后你很自然地会再点入app文件夹（吐血，还有三个文件夹）……在这茫茫的文件夹里哪个才是我无线点灯的工程呢！
好吧，在讲解实验代码之前，还是先来看看这些看到有点头晕的文件夹吧！
文件夹结构大至如下，仅列出CC2530 BasicRF目录一些相关的的文件夹：每个文件夹里面放着什么东西，如果缺少其中某些，我们的灯还是否可以点亮呢？我们来一一探讨：

图3 BasicRF软件文件夹架构

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，如果读者有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，从中我们可以知道，里面Basic RF包含三个实验例程：无线点灯、传输质量检测、谱分析应用。下面讲解的内容中也有部分内容是从这个文档中翻译所得，是一份相当有价值的参考资料。

Ide文件夹：
打开文件夹后会有三个文件夹，及一个cc2530_sw_examples.eww工程，其中这个工程是上面提及的三个实验例程工程的集合，当然也包含了我们无线点灯的实验工程！在IAR环境中打开，在workspace看到
Ide\Settings文件夹：
是在每个基础实验的文件夹里面都会有的，它主要保存有读者自己的IAR环境里面的设置。
Ide\srf05_CC2530文件夹：
里面放有三个工程，light_switch.eww、per_test.eww、spectrum_analyzer.eww 如果读者不习惯几个工程集合在一起看，也可以在这里直接打开你想要用的实验工程。

source文件夹：
打开文件夹里面有apps文件夹和components文件夹
Source\apps文件夹：
存放BasicRF三个实验的应用实现的源代码
Source\components文件夹：
包含着BasicRF的应用程序使用不同组件的源代码

打开实验工程：
打开文件夹WeBee CC2530BasicRF\ide\srf05_cc2530\iar路径里面的工程light_switch.eww(无线点灯)。我们的实验就是对它进行修改的。并点击application的light_switch.c用户的应用程序就是在里面的了

图4 BasicRF工程路径

二、Basic RF layer介绍及其工作过程:
在介绍Basic RF之前，来看看这个实验例程设计的大体结构，如图5所示Basic RF例程的软件设计框图就如一座建筑物。

图5
Hardwarelayer
放在最底，肯定是你实现数据传输的基础了。

HardwareAbstraction layer
它提供了一种接口来访问TIMER，GPIO，UART，ADC等。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

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。

本例程的要求就是读者理解掌握Basic RF
Basic RF layer简介
BasicRF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：
1、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）。
2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。
3、没有自动重发的功能。

BasicRF 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。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，它的安全性读者可以通过在工程文件里面定义SECURITY_CCM
在Project->Option里面就可以选择，本次实验并不是什么高度机密，所以在SECURITY_CCM前面带X了。

图6 注释SECURITY_CCM

Basic RF的工作过程：启动、发射、接收 （请大家按照代码走）
启动
1、确保外围器件没有问题
2、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
typedefstruct {
uint16 myAddr; //16位的短地址（就是节点的地址）
uint16 panId; //节点的PAN ID
uint8 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;
3、调用basicRfInit()函数进行协议的初始化，在basic_rf.c代码中可以找到
uint8basicRfInit(basicRfCfg_t* pRfConfig)
函数功能：对Basic RF的数据结构初始化，设置模块的传输通道，短地址，PAD ID。
发送
1、创建一个buffer，把payload放入其中。Payload最大为103个字节
2、调用basicRfSendPacket()函数发送，并查看其返回值
在basic_rf.c中可以找到
uint8basicRfSendPacket(uint16 destAddr, uint8* pPayload, uint8 length)
destAddr 目的短地址
pPayload 指向发送缓冲区的指针
length 发送数据长度
函数功能：给目的短地址发送指定长度的数据，发送成功刚返回SUCCESS，失败则返回FAILED

接收
1、上层通过basicRfPacketIsReady()函数来检查是否收到一个新数据包
在basic_rf.c中可以找到
uint8basicRfPacketIsReady(void)
函数功能：检查模块是否已经可以接收下一个数据，如果准备好刚返回
TRUE
2、 调用basicRfReceive()函数，把收到的数据复制到buffer中。
代码可以在basic_rf.c中可以找到
uint8basicRfReceive(uint8* pRxData, uint8 len, int16* pRssi)
函数功能：接收来自Basic RF层的数据包，并为所接收的数据和RSSI值
配缓冲区

如果能看懂启动、发射、接收就可以说你基本上能使用这个无线模块了。
看到这里大家就会觉得无线传输怎么会那么简单，真的只调用那几个函数就可以实现了吗? 是的，使用Basic RF实现无线传输只要学会使用这些函数就可以了。
但是具体的实现过程远没有那么简单的，大家可以到….\CC2530 BasicRF\docs里面查看CC2530_Software_Examples中的5.2.4 Basic RF operation这个章节的内容，里面详细介绍了Basic RF的初始化过程、Basic RF的发射过程、Basic RF的接收过程，具体到每个层的功能函数。WeBee本来想将这部分的内容也详细的和读者们讲解清楚，但后来再仔细考虑还是不放上来了。因为它的具体实现过程大家看文档的那个章节就可以大概明白的了，另一方面，实验例程的模块化编程做得很好，大家只需要明白函数的作用，学会使用它就行了，至于它内部是怎么样一层一层的实现，我们也不用太过关心。

三、light_switch.c代码详解:
无论你看哪个实验的代码，首先要找的就是main函数。
从main函数开始：（部分已经屏蔽的代码并未贴出，详细的代码请看打开工程）

1. void main(void)
2. {
3. uint8 appMode = NONE; //不设置模块的模式
4. // Config basicRF
basicRfConfig.panId= PAN_ID; //上面讲的Basic RF的启动中的
5. basicRfConfig.channel =RF_CHANNEL; 第2步初始化basicRfCfg_t
6. basicRfConfig.ackRequest =TRUE; 结构体的成员。
7.
8. #ifdef SECURITY_CCM //密钥安全通信，本例程不加密
9. basicRfConfig.securityKey =key;
10. #endif
11.
12. // Initalise boardperipherals 初始化外围设备
13. halBoardInit();
14. halJoystickInit();
15.
16. // Initalise hal_rf 硬件抽象层的rf进行初始化
17. if(halRfInit()= =FAILED)
18. {
19. HAL_ASSERT(FALSE);
20. }
21.
22. halLedSet(2); // 关 LED2(P1_1=1)
23. halLedClear(1); // 开LED1(P1_0=0)
24.
25.
26. appSwitch(); //节点为按键S1 P0_4
27. appLight(); //节点为指示灯LED1 P1_0
28. // Role is undefined. This code should not bereached
29. HAL_ASSERT(FALSE);
30. }

第22～23行：关闭WeBee底板的LED2，开LED1。由于WeBee设计的LED电路是低电平点亮的，与TI不同，更符合以前大家学习单片机的习惯，所以halLedSet()置1是使灯熄灭，不过这个没关系，关键是掌握怎么使用就可以了。
第26～27行：选择其中的一行，并把另外一行屏蔽掉；这两行重要啦，一个是实现发射按键信息的功能，另一个是接收按键信息并改变LED状态的功能。分别为Basic RF发射和接收。不同模块在烧写程序时选择不同功能。
注意： 程序会在appSwitch(); 或者appLight();里面循环或者等待，不会执行到第29行。

接下来看看appSwitch()函数，它是如何实现数据发送的呢?

1. static void appSwitch()
2. {
3. #ifdef ASSY_EXP4618_CC2420
4. halLcdClearLine(1);
5. halLcdWriteSymbol(HAL_LCD_SYMBOL_TX,1);
6. #endif
7 // InitializeBasicRF
8. basicRfConfig.myAddr =SWITCH_ADDR;
9. if(basicRfInit(&basicRfConfig)==FAILED){
10. HAL_ASSERT(FALSE);
11. }
12. pTxData[0] = LIGHT_TOGGLE_CMD;
13. // Keep Receiver off when not needed to savepower
14. basicRfReceiveOff();
15. // Main loop
16. while (TRUE) //程序进入死循环
17. {
18. if(halButtonPushed()==HAL_BUTTON_1) //按键S1被按下
19. {
20. basicRfSendPacket(LIGHT_ADDR,pTxData,APP_PAYLOAD_LENGTH);

21. // Put MCU to sleep. It will wake up onjoystick interrupt
22. halIntOff();
23. halMcuSetLowPowerMode(HAL_MCU_LPM_3); // Will turn on global
24. // interrupt enable
25. halIntOn();
26. }
27. }
28. }

第3～6行：TI学习板上的液晶模块的定义，我们不用管他
第8～11行：Basic RF启动中的初始化，就是上面所讲的Basic RF启动的第3步
第12行：Basic RF发射第1步，把要发射的数据或者命令放入一个数据buffer,此处把灯状态改变的命令LIGHT_TOGGLE_CMD放到pTxData中。
第14行：由于模块只需要发射，所以把接收屏蔽掉以降低功耗。
第18行：if(halButtonPushed()==HAL_BUTTON_1)判断是否S1按下，函数halButtonPushed()是halButton.c里面的，它的功能是：按键S1有被按动时，就回返回true，则进入 basicRfSendPacket(LIGHT_ADDR,pTxData, APP_PAYLOAD_LENGTH);
第20行：Basic RF发射第2步，也是发送数据最关键的一步，函数功能在前面已经讲述。
basicRfSendPacket(LIGHT_ADDR, pTxData,APP_PAYLOAD_LENGTH)就是说：将LIGHT_ADDR、pTxData、APP_PAYLOAD_LENGTH的实参写出来就是basicRfSendPacket(0xBEEF ,pTxData[1] ,1 )把字节长度为1的命令，发送到地址0xBEEF
第22～23行：WeBee开发板暂时还没有joystick（多方向按键），不用理它先。
第25行：使能中断

发送的appSwitch()讲解完毕，接下来就到我们的接收appLight()函数了
1. static void appLight()
2. {
3.
7. #ifdef ASSY_EXP4618_CC2420
8. halLcdClearLine(1);
9. halLcdWriteSymbol(HAL_LCD_SYMBOL_RX,1);
10. #endif

11. // Initialize BasicRF
12. basicRfConfig.myAddr = LIGHT_ADDR;
13. if(basicRfInit(&basicRfConfig)==FAILED) {
14. HAL_ASSERT(FALSE);
15. }
16. basicRfReceiveOn();

17. // Main loop
18. while (TRUE)
19. {
20. while(!basicRfPacketIsReady());
21. if(basicRfReceive(pRxData,APP_PAYLOAD_LENGTH, NULL)>0) {
22. if(pRxData[0] == LIGHT_TOGGLE_CMD)
23. {
24. halLedToggle(1);
25. }
26. }
27. }
28. }
第7～10行：LCD内容暂时不用理它
第12～15行：Basic RF启动中的初始化，上面Basic RF启动的第3步
第16行：函数basicRfReceiveOn()，开启无线接收功能，调用这个函数后模块一直会接收，除非再调用basicRfReceiveOff()使它关闭接收。
第18行：程序开始进行不断扫描的循环
第19行：Basic RF接收的第1步，while(!basicRfPacketIsReady()) 检查是否接收上层数据，
第20行：Basic RF接收的第2步，if(basicRfReceive(pRxData,APP_PAYLOAD_LENGTH, NULL)>0)判断否接收到有数据
第21行：if(pRxData[0] == LIGHT_TOGGLE_CMD)判断接收到的数据是否就是发送函数里面的LIGHT_TOGGLE_CMD 如果是，执行第22行
第22行：halLedToggle(1)，改变Led1的状态。

实验操作：
第一步：打开….\CC2530 BasicRF\ide文件夹下面的工程 在light_switch.c里面找到main函数，找到下面内容，把appLight(); 注释掉，下载到发射模块。

appSwitch(); //节点为按键S1 P0_4
//appLight(); //节点为指示灯LED1 P1_0

第二步：找到相同位置，这次把appSwitch();注释掉，下载到接收模块。

//appSwitch(); //节点为按键S1 P0_4
appLight(); //节点为指示灯LED1 P1_0

完成烧写后上电，按下发射模块的S1按键，可以看到接收模块的LED1被点亮。

拓展：或许你觉得点亮LED太没意思了，我们来点台灯。

图7 准备就绪

2012-9-6 14:47 上传
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图8 无线点亮台灯

至此，无线点灯教程结束。快来点亮你们的台灯吧！ 希望网蜂ZigBee能让你玩得开心。呵呵~下回见

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