• Zigbee之旅(九):几个重要的CC2430基础实验——系统睡眠及中断唤醒(转)


    一、承上启下

      这一篇,我们来讨论一下CC2430的睡眠功能及唤醒方法。在实际运用中的CC2430节点一般是靠电池来供电,因此对其功耗的控制显得至关重要。

      下面是摘自CC2430中文手册对CC2430的4种功耗模式的介绍:

      查看原图(大图)

      从上表中可看出,CC2430共有4种电源模式:PM0(完全清醒),PM1(有点瞌睡)、PM2(半醒半睡)、PM3(睡的很死)。越靠后,被关闭的功能越多,功耗也越来越低。它们之间的转化关系如下:

      

      把 PM1、PM2 唤醒到PM0,有三种方式:复位、外部中断、睡眠定时器中断;但把 PM3 唤醒到 PM0,只有两种方式:复位、外部中断(这是因为在 PM3 下,所有振荡器均停止工作,睡眠定时器当然也熄火啦~)

      下面我们通过一个小实验,来介绍如何进入睡眠模式,以及如何唤醒到 PM0 状态。

      二、系统睡眠及中断唤醒实验

      (1)实验简介

      系统初始化,处于PM0

      → 进入PM1

      → 1s后被睡眠定时器唤醒为PM0

      → 进入PM2

      → 2s后被睡眠定时器唤醒为PM0

      → 进入PM3

      → 等待按键S1按下,触发外部中断,被唤醒为PM0 

      (2)程序流程图

      查看原图(大图)

      (注:上图中的圆角框表示系统的运行状况)

      (3)实验源码及剖析(下面的框框是可以点的~)

      头文件及宏定义

    /*
      实验说明:中断唤醒睡眠实验,分别介绍三种睡眠模式下的唤醒
    */
    #include <ioCC2430.h>
    #define LED_ON 0
    #define LED_OFF 1
    #define led1 P1_0     
    #define led2 P1_1     
    #define led3 P1_2     
    #define led4 P1_3  

      子函数

    /*系统时钟初始化
    -------------------------------------------------------*/
    void xtal_init(void)
    {
     SLEEP &= ~0x04;       //都上电
     while(!(SLEEP & 0x40));   //晶体振荡器开启且稳定
     CLKCON &= ~0x47;     //选择32MHz 晶体振荡器
     SLEEP |= 0x04;
    }
    
    /*LED初始化
    -------------------------------------------------------*/
    void led_init(void)
    {
     P1SEL = 0x00;     //P1为普通 I/O 口
     P1DIR |= 0x0F;     //P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 输出
     led1 = LED_OFF;     //关闭所有LED
     led2 = LED_OFF;
     led3 = LED_OFF;
     led4 = LED_OFF;
    }
    
    /*外部中断初始化
    -------------------------------------------------------*/
    void io_init(void)
    {
      P0INP &= ~0X02;  //P0.1有上拉、下拉
      EA = 1;      //总中断允许
      IEN1 |= 0X20;  // P0IE = 1,P0中断使能
      PICTL |= 0X09;  //P0.1允许中断,下降沿触发
      P0IFG &= ~0x02;  //P0.1中断标志清0
    }
    
    /*睡眠定时器中断初始化
    -------------------------------------------------------*/
    void sleepTimer_init(void)
    {
     STIF=0;  //睡眠定时器中断标志清0
     STIE=1;  //开睡眠定时器中断
     EA=1;   //开总中断
    }
    
    /*设置睡眠定时器的定时间隔
    -------------------------------------------------------*/
    void setSleepTimer(unsigned int sec)
    {
     unsigned long sleepTimer = 0;
     sleepTimer |= ST0;           //取得目前的睡眠定时器的计数值
     sleepTimer |= (unsigned long)ST1 << 8;
     sleepTimer |= (unsigned long)ST2 << 16;
     sleepTimer += ((unsigned long)sec * (unsigned long)32768);  //加上所需要的定时时长
     ST2 = (unsigned char)(sleepTimer >> 16);  //设置睡眠定时器的比较值
     ST1 = (unsigned char)(sleepTimer >> 8); 
     ST0 = (unsigned char)sleepTimer;
    }
    
    /*选择电源模式
    -------------------------------------------------------*/
    void PowerMode(unsigned char mode)
    {
     if(mode<4)
     {
      SLEEP &= 0xfc;    //将SLEEP.MODE清0
      SLEEP |= mode;    //选择电源模式
      PCON |= 0x01;    //启用此电源模式
     }
    }
    
    /*延时函数
    -------------------------------------------------------*/
    void Delay(unsigned int n)
    {
     unsigned int i,j;
     for(i=0;i<n;i++)
      for(j=0;j<1000;j++);
    }

    主函数

    /*主函数
    -------------------------------------------------------*/
    void main(void)
    { 
     xtal_init();     
     led_init();     
     //PM0状态,亮灯并延时
     led1 = LED_ON;     //亮LED1,表示统在PM0模式工作
     Delay(10);
    
     //PM1状态,灭灯
     setSleepTimer(1);   //设置睡眠定时器的定时间隔为1s
     sleepTimer_init();   //开睡眠定时器中断
     led1 = LED_OFF;
     PowerMode(1);     //设置电源模式为PM1
     //1s后,由PM1进入PM0,亮灯并延时
     led1 = LED_ON;
     Delay(50);
     //PM2,灭灯
     setSleepTimer(2);   //设置睡眠定时器的定时间隔为2s
     led1 = LED_OFF;
     PowerMode(2);     //设置电源模式为PM2
    
     //2s后,由PM2进入PM0,亮灯并延时
     led1=0;
     Delay(50); 
     //PM3,灭灯 
     io_init();       //初始化外部中断
     led1 = LED_OFF;
     PowerMode(3);     //设置电源模式为PM3
     //当外部中断发生时,由PM3进入PM0,亮灯
     led1 = LED_ON;
     while(1);
    }

      中断服务程序

    /*外部中断服务程序
    -------------------------------------------------------*/
    #pragma vector = P0INT_VECTOR
    __interrupt void P0_ISR(void)
    {
     EA = 0;             //关中断
     Delay(50);
     if((P0IFG & 0x02 ) >0 )     //按键中断
     {
      P0IFG &= ~0x02;        //P0.1中断标志清0
     }
     P0IF = 0;            //P0中断标志清0
    
     EA = 1;             //开中断
    }
    
    /*睡眠定时器中断服务程序
    -------------------------------------------------------*/
    #pragma vector= ST_VECTOR
    __interrupt void sleepTimer_IRQ(void)
    {
     EA=0;   //关中断
     STIF=0;  //睡眠定时器中断标志清0
     EA=1;   //开中断
    }

      关于如何使用睡眠定时器来唤醒系统,可以总结为如下流程:开睡眠定时器中断 → 设置睡眠定时器的定时间隔 → 设置电源模式

      (注:“设置睡眠定时器的定时间隔”这一步一定要在“设置电源模式”之前,因为进入睡眠后系统就不会继续执行程序了)

      接下来,我们重点关注一下设置睡眠定时器定时间隔的子函数:setSleepTimer

      首先对睡眠定时器简单的介绍一下:它是运行于32.768kHz的24位定时器,当系统运行在除了PM3之外的所有的电源模式下,睡眠定时器都会不间断运行。

      睡眠定时器使用的寄存器有:ST0,ST1,ST2。下面是摘自CC2430中文手册对其功能的详细介绍:

      查看原图(大图)

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      可以看出,它们的功能包括两方面:读,写。

      读:用于读取当前定时器的计数值,读的顺序必须遵循:读ST0 → 读ST1 → 读ST2

      写:用于设置定时器的比较值(当定时器的计数值=比较值时,产生中断),写的顺序必须遵循:写ST2 → 写ST1 → 写ST0

      OK,接下来我们结合源码来讲解:

      (1)首先,定义一个unsigned long型变量(32位)sleepTimer,用于接收睡眠定时器的当前计数值:

     unsigned long sleepTimer = 0;
     sleepTimer |= ST0;           //取得目前的睡眠定时器的计数值
     sleepTimer |= (unsigned long)ST1 << 8;
     sleepTimer |= (unsigned long)ST2 << 16;

      (2)然后加上所需要的定时间隔:

     sleepTimer += ((unsigned long)sec * (unsigned long)32768);  //加上所需要的定时时长

      此处需要稍微解释一下:

      为什么1s就代表着32768?因为定时器是工作在32.768kHz之下,所以定时器每加1,需耗时1/32768 s;加32768,就需要1s;

      (3)最后将sleepTimer的值作为定时器的比较值:

     ST2 = (unsigned char)(sleepTimer >> 16);  //设置睡眠定时器的比较值
     ST1 = (unsigned char)(sleepTimer >> 8); 
     ST0 = (unsigned char)sleepTimer;

      这样,就可成功设置定时器的定时周期啦~

      (注:至于源码的其他部分,相信结合着详细的注释,大家可以轻松看懂,在此不作赘述)

      (4)实验结果

      运行程序,观察LED1,现象为:LED1闪烁(即亮->灭1次),1s后再次闪烁,2s后再次闪烁,然后保持熄灭状态,然后按下S1,LED1亮。

      实验现象和预期完全吻合,Over~

      三、结语

      吁~ 抽出2天的课余时间,终于搞定了这篇日志。真的发现写博,特别是写一篇“读者友好”的博文,的确是一项体力活:严谨性、美观性、逻辑性...都是要考虑的事儿。

      每次贴代码都嫌太长,但又不太愿意使用博客园自带的折叠工具。因此在本篇博文中,笔者试探性的加入了一些JQuery元素,实现了代码的平滑折叠,还是有小小的成就感嘀,呵呵(JQuery菜鸟,高手勿笑~)。但当局者迷,我并不知这样做是否真正增强了文章的可读性,欢迎读者朋友作出评论 :)

      这一个月,笔者真正决定在博客园扎下根来,于是花费了大量的课余时间在博文的写作上。初次写博,虽然评论很少,但大部分日志都有500以上的点击率,也算是对我的小小的鼓励!在博客园发表关于单片机的内容,的确需要勇气,不过我会坚持写下去的~

      从开始到现在的九篇博文,重点是CC2430芯片上的基本硬件模块的运用。到此为止,我们基本上把CC2430上的大部分外设都过了一遍,但是还有比如Flash存取、随机数发生器、AES协处理器、射频通信等,还没涉及到。不过Zigbee之旅并未结束,笔者打算在下一个主题(Z-Stack 协议的实现)中,再来有选择性的把这些遗漏之处补齐。

      下一篇博文,笔者打算以一个稍带综合性与扩展性的小实验——“温度监测系统”来结束Zigbee的首次旅行,讲解一下如何去综合运用前面学到的知识点。

      其实根本没有资格称“讲解”,作为一个初学者,笔者只希望在写博的过程中与读者互勉,共同进步!

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