CC2530 light_switch分析

一些关键字：

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)

 

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

　　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1. 文件夹结构图

Ø 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。

Ø 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

• IdeSettings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。

•  Idesrf05_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。

Ø source文件夹：

打开文件夹里面有apps文件夹和components文件夹

• Sourceapps文件夹：

存放BasicRF三个实验的应用实现的源代码

• Sourcecomponents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Zigbee CC2530BasicRFidesrf05_cc2530iar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2. 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3所示Basic RF例程的软件设计框图就如一座建筑物。

图3. 软件设计框图

Ø Hardwarelayer——对应物理实体

　　放在最底，肯定是你实现数据传输的基础了。

Ø HardwareAbstraction layer——对应hal_rf.c

　　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。

Ø Basic RF layer——对应basic_rf.c

　　为双向无线传输提供一种简单的协议

Ø Application layer——对应light_switch.c

　　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

1．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：

a)不提供“多跳”、“设备扫描”及Beacon

b)不提供不同种的网络设备，如协调器、路由器等。所有节点同级，只实现点对点传输。

c)传输时会等待信道空闲，但不按802.15.4 CSMA-CA要求进行两次CCA检测。

d)不重传数据

 

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4. 注释SECURITY_CCM

2．Basic RF的工作过程

Basic RF的工作过程：启动、发射、接收 （请大家按照代码走）

Ø 启动

a)确保外围器件没有问题

b)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;

c)在Application层调用Basic Rf层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。

Basic Rf层实现：调用HAL层函数设置模块的传输通道，短地址，PAD ID。并且调用halRfRxInterruptConfig(basicRfRxFrmDoneIsr)语句动态配制接收中断的中断服务函数。

HAL层实现：分别配制FREQCTRL，SHORT_ADDR，和PAN_ID寄存器来设置模块的传输通道，短地址，PAD ID。在hal_rf.c中可以找到

 

Ø 发送

a)创建一个buffer，把payload放入其中。Payload最大为103个字节

b)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

Basic Rf层实现：使能模块的接收功能（为了接收ACK），发送数据，等待ACK，关接收功能。

HAL层实现：发送数据的HAL层实现，将要发送的数据写入RFD寄存器，该寄存器自动将数据写入负责装发送数据的TXFIFO寄存器。

 

Ø 接收

a)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。

Basic Rf层实现：读取rxi.isReady的值并返回。

HAL层实现：在接收中断中，检测收到的帧的帧头，如果是正确的，则把rxi.isReady赋值成TRUE.

b)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

Basic Rf层实现：把rxi.pPayload中的值赋给pRxData并传递给上层函数。从rxi.rssi中得到pRssi。并且把rxi.isReady的值重新设置成FALSE.

HAL层实现：rxi.pPayload中的值是在接收中断服务函数中，读取RFD寄存器得到的，读后，RXFIFO会自动把值写入RFD寄存器。

接收中断：在hal_types.h中可以看到如下代码将中断重命名。

#define HAL_ISR_FUNC_DECLARATION(f,v)   

    _PRAGMA(vector=v##_VECTOR) __interrupt void f(void)

#define HAL_ISR_FUNC_PROTOTYPE(f,v)     

    _PRAGMA(vector=v##_VECTOR) __interrupt void f(void)

#define HAL_ISR_FUNCTION(f,v)           

    HAL_ISR_FUNC_PROTOTYPE(f,v); HAL_ISR_FUNC_DECLARATION(f,v)

找HAL_ISR_FUNCTION(f,v)函数，可以看到在hal.rf.c中HAL_ISR_FUNCTION( rfIsr, RF_VECTOR )即为中断服务函数。而其中下列代码中函数指针调用的函数即为在basicRfInit函数中配制的basicRfRxFrmDoneIsr函数。

if(pfISR){

            (*pfISR)();                 // Execute the custom ISR

        }

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。

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 BasicRFdocs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。Zigbee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。

1．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.   }

Ø 第22～23行：关闭Zigbee底板的LED2，开LED1。由于Zigbee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。

Ø 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。

2．appSwitch()函数

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.   }

Ø 第3～6行：TI学习板上的液晶模块的定义，我们不用管他

Ø 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

Ø 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。

Ø 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。

Ø 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);

Ø 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

Ø 第22～23行：Zigbee开发板暂时还没有joystick（多方向按键），不用理它先。

Ø 第25行：使能中断

3．appLight()函数

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.    }

Ø 第7～10行：LCD内容暂时不用理它

Ø 第12～15行：Basic RF启动中的初始化，上面Basic RF启动的第3步

Ø 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。

Ø 第18行：程序开始进行不断扫描的循环

Ø 第19行：Basic RF接收的第1步，while(!basicRfPacketIsReady()) 检查是否接收上层数据，

Ø 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

Ø 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

Ø 第22行：halLedToggle(1)，改变Led1的状态。

 

实验操作：

第一步：打开….CC2530 BasicRFide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