《短距离无线通信技术实验》.doc

实验1 LED自动闪烁实验【实验目的】1. 掌握CC2530的IO口寄存器设置；2. 掌握LED自动闪烁编程方法。【实验内容】1. 在IAR集成开发环境中编写LED自动闪烁程序，实现LED的自动闪烁。【预备知识】1. 了解C语言的基本知识；2. 了解IAR中编写和调试程序的方法。【实验设备】1. 硬件：教学实验箱、PC机；2. 软件：PC机操作系统 Windows 98(2000、XP) IAR开发环境。3. 实验必须连接好仿真器，通用调试母板，将通用调试母板串口和PC串口连接好。【基础知识】1. 相关电路图板上有1个电源灯（D4），两个状态灯（D2和D3），电路如下图所示：程序中操作P0.0之前，只需要把P0DIR相应位设置为输出即可，P0SEL和P0INP使用复位值，不用设置。P2.0也类似。P0DIR |= 0x01; / 设置P0.0为输出方式P2DIR |= 0x01; / 设置P2.0为输出方式点亮LED灯如下：P0_0 = 0; P2_0 = 0;熄灭LED灯如下：P0_0 = 1; P2_0 = 1;要实现LED灯闪亮，程序中可以延时300ms左右轮流点亮和熄灭LED灯。2. IO口寄存器设置以P0口为例，寄存器主要有P0、P0SEL（功能选择）、P0DIR（方向选择）和P0INP（输入模式选择）；每个寄存器都可以位寻址，下面表格列出了各个寄存器的定义和复位值。P0 （P0 口寄存器）位号位名复位值操作性描述7:0P07:00xFF读/写P0 端口普通功能寄存器，可位寻址复位后P0=0xFF，对P0口进行操作前，一般要先设置好P0SEL、P0DIR和P0INP寄存器。P0SEL （P0功能选择寄存器）位号位名复位值操作性描述7:0SELP0_7:00x00读/写0：普通IO； 1：外设功能复位后P0SEL=0x00，即P0口为普通IO口。如果要为外设功能，把相应位设为1即可。外设功能主要包括：ADC转换，串口，SPI口，定时器，DEBUG调试口等。P0DIR （P0方向选择寄存器）位号位名复位值操作性描述7:0DIRP0_7:00x00读/写0：输入； 1：输出复位后P0DIR=0x00，即P0口为输入。如果要为输出，把相应位设为1即可。P0INP （P0输入模式选择寄存器）位号位名复位值操作性描述7:0MDP0_7:00x00读/写0：上拉/下拉，由P2INP指定； 1：三态复位后P0INP=0x00，即P0口为上拉/下拉，具体由P2INP寄存器的位PDUP0指定：PDUP0=0为上拉；PDUP0=1为下拉。如果要为三态，把相应位设为1即可。【实验步骤】1. 参照5.1 IAR 安装及使用说明中的步骤“如何新建一个工程-添加配置-添加文件-编译链接-下载调试运行”的过程，新建一个工程led，添加相应的文件，并修改led的工程设置；2. 创建led.c并加入到工程led中；3. 编写LED自动闪烁程序，在每次闪烁之间延时一段时间；4. 编译led，成功后，下载并运行，观察结果。实验2 定时器T1实验【实验目的】1. 掌握CC2530的定时器T1寄存器设置；2. 掌握定时器中断函数程序的编程方法。【实验内容】1. 在IAR集成开发环境中编写定时器中断程序【预备知识】1. 了解C语言的基本知识；2. 了解IAR中编写和调试程序的方法。【实验设备】1. 硬件：教学实验箱、PC机；2. 软件：PC机操作系统 Windows 98(2000、XP) IAR开发环境。3. 实验必须连接好仿真器，通用调试母板，将通用调试母板串口和PC串口连接好。【基础知识】1. 定时器T1寄存器定时器T1是16位计时器，寄存器主要有T1CC0H、T1CC0L、T1CTL和CLKCONCMD，下面表格列出了各个寄存器的定义和复位值。程序中参数设置好后，要置位T1IE和EA，即打开定时器T1中断和总中断。T1CC0H （定时器1通道0比较值寄存器，高）位号位名复位值操作性描述7:0T1CC015:80x00读/写定时器1通道0比较值寄存器，高字节部分T1CC0L （定时器1通道0比较值寄存器，低）位号位名复位值操作性描述7:0T1CC015:80x00读/写定时器1通道0比较值寄存器，低字节部分T1CTL （定时器1控制字寄存器）位号位名复位值操作性描述7:4-0000 0读保留3:2DIV1:000读/写对计数时钟的分频：00：Tick frequency/101：Tick frequency/810：Tick frequency/3211：Tick frequency/1281:0MODE1:00x00读/写定时器1模式选择：00：停止计数01：从0x0000到0xFFFF往复计数（free-running）10：从0x0000到T1CC0往复计数（modulo）11：从0x0000到T1CC0，再从T1CC0到0x0000往复计数（up/down）T1CTL寄存器选择对时钟频率的分频值和定时器1计数模式，具体设置参照上表。本实验选择不分频、up/down模式。设定好后，计时器从0x0000到T1CC0，再从T1CC0到0x0000往复计数，每计数一次产生定时中断。T1CC0的值由T1CC0H和T1CC0L给出。CLKCONCMD （时钟控制命令寄存器）位号位名复位值操作性描述7OSC32K1读/写32KHz时钟源选择：0: 32KHz的晶体振荡器； 1：32KHz的RC振荡器6OSC1读/写系统时钟源选择：0: 32MHz的晶体振荡器； 1：16MHz的RC振荡器5:3TICKSPD2:0001读/写计数时钟设定：（不能超过系统时钟）000：32MHz001：16MHz010：8MHz011：4MHz100：2MHz101：1MHz110：500KHz111：250KHz2:0CLKSPD001读/写时钟速度设定：（不能超过系统时钟）000：32MHz001：16MHz010：8MHz011：4MHz100：2MHz101：1MHz110：500KHz111：250KHz程序中寄存器的设定如下：CLKCONCMD &= 0x40; /选择32M晶振 while(!(SLEEPSTA & 0x40); /等待XSOC稳定CLKCONCMD = 0xb8; /TICHSPD 128分频，CLKSPD 不分频 SLEEPCMD |= 0x04; /关闭不用的RC 振荡器 T1CC0L = 0xff; T1CC0H = 0x00; /比较值 T1CTL = 0x33; /通道0，不分频，up/down模式 EA = 1; /开总中断 T1IE = 1; /开定时器T1中断其中SLEEPSTA和SLEEPCMD是睡眠定时器的寄存器，参照后面的睡眠定时实验。2. 中断向量表CC2530的中断向量表在文件iocc2530.h中已经定义好，如下：根据中断向量表，定时器1中断函数格式如下：#pragma vector=T1_VECTOR /定时器1中断函数_interrupt void Timer1(void) P0_0=P0_0;/中断服务程序【实验步骤】1. 参照5.1 IAR 安装及使用说明中的步骤“如何新建一个工程-添加配置-添加文件-编译链接-下载调试运行”的过程，新建一个工程Timer1，添加相应的文件，并修改Timer1的工程设置；2. 创建Timer1.c并加入到工程Timer1中；3. 编写定时器1中断函数，实现定时器1溢出改变D1状态；4. 编译Timer1，成功后，下载并运行，观察结果，并用示波器观察P0_0波形，计算定时中断的周期。 5、修改实验1程序，用定时器1实现定时，去代替实验1程序中的指令延迟。实验3 UART串口实验【实验目的】1. 掌握CC2530的UART串口寄存器设置；2. 掌握UART串口中断函数程序的编程方法。【实验内容】1. 在IAR集成开发环境中编写定时器中断程序【预备知识】1. 了解C语言的基本知识；2. 了解IAR中编写和调试程序的方法。【实验设备】1. 硬件：教学实验箱、PC机；2. 软件：PC机操作系统 Windows 98(2000、XP) IAR开发环境。3. 实验必须连接好仿真器，通用调试母板，将通用调试母板串口和PC串口连接好。【基础知识】串行通信接口电路一般由可编程的串行接口芯片、波特率发生器、EIA与TTL电平转换器以及地址译码电路组成。采用的通信协议有两类：异步协议和同步协议。随着大规模集成电路技术的发展，通用的同步(USRT)和异步（UART）接口芯片种类越来越多，它们的基本功能是类似的。采用这些芯片作为串行通信接口电路的核心芯片，会使电路结构比较简单。下面介绍了异步串行通信的基本原理、串行接口的物理层标准以及PXA270串行口控制器。1. 异步串行通信异步串行方式是将传输数据的每个字符一位接一位(例如先低位、后高位)地传送。数据的各不同位可以分时使用同一传输通道，因此串行I/O可以减少信号连线，最少用一对线即可进行。接收方对于同一根线上一连串的数字信号，首先要分割成位，再按位组成字符。为了恢复发送的信息，双方必须协调工作。在微型计算机中大量使用异步串行I/O方式，双方使用各自的时钟信号，而且允许时钟频率有一定误差，因此实现较容易。但是由于每个字符都要独立确定起始和结束(即每个字符都要重新同步)，字符和字符间还可能有长度不定的空闲时间，因此效率较低。图6-1给出异步串行通信中一个字符的传送格式。开始前，线路处于空闲状态，送出连续“1”。传送开始时首先发一个“0”作为起始位，然后出现在通信线上的是字符的二进制编码数据。每个字符的数据位长可以约定为5位、6位、7位或8位，一般采用ASCII编码。后面是奇偶校验位，根据约定，用奇偶校验位将所传字符中为“1”的位数凑成奇数个或偶数个。也可以约定不要奇偶校验，这样就取消奇偶校验位。最后是表示停止位的“1”信号，这个停止位可以约定持续1位、1.5位或2位的时间宽度。至此一个字符传送完毕，线路又进入空闲，持续为“1”。经过一段随机的时间后，下一个字符开始传送才又发出起始位。每一个数据位的宽度等于传送波特率的倒数。微机异步串行通信中，常用的波特率为110，150，300，600，1200，2400，4800，9600等。图6-1 串行通信字符格式2. 串行接口的物理层标准通用的串行I/O接口有许多种，现就最常见的两种标准作简单介绍。1) EIA RS-232C这是美国电子工业协会推荐的一种标准(Electronic industries Association Recoil-mendedStandard)。它在一种25针接插件(DB25)上定义了串行通信的有关信号。这个标准后来被世界各国所接受并使用到计算机的I/O接口中。在实际异步串行通信中，并不要求用全部的RS-232C信号，许多PC/XT兼容机仅用15针接插件(DB-15)来引出其异步串行I/O信号，而PC中更是大量采用9针接插件(DB-9)来担当此任。图6-2分别给出了DB-25和DB-9的引脚定义，表6-1列出了引脚的名称以及简要说明。 图6-2 DB-25和DB-9引脚定义表6-1 引脚说明：引脚名称全 称说 明FGFrame Ground连到机器的接地线TXDTransmitted Data数据输出线RXDReceived Data数据输入线RTSRequest to Send要求发送数据CTSClear to Send回应对方发送的RTS的发送许可，告诉对方可以发送DSRData Set Ready告知本机在待命状态DTRData Terminal Ready告知数据终端处于待命状态CDCarrier Detect载波检出，用以确认是否收到Modem的载波SGSignal Ground信号线的接地线（严格的说是信号线的零标准线）图6-3给出了两台微机利用RS-232C接口通信的两种基本连接方式。简单连接完全连接图6-3 RS-232连线图2) 信号电平规定RS-232C规定了双极性的信号逻辑电平, 它是一套负逻辑定义：-3V到-25V之间的电平表示逻辑“1”。+3V到+25V之间的电平表示逻辑“0”。以上标准称为EIA电平。PC/XT系列使用的信号电平是-12V和+12V，符合EIA标准，但在计算机内部流动的信号都是TTL电平，因此这中间需要用电平转换电路。常用专门的RS-232接口芯片，如SP3232、SP3220等，在TTL电平和EIA电平之间实现相互转换。PC/XT系列以这种方式进行串行通信时，在波特率不高于9600的情况下，理论上通信线的长度限制为15米。3. UART接口电路UART接口电路完成TTL电平串行接口到RX232C电平接口的转换，电路原理图如下所示：4. UART中断寄存器CC2530有UART0和UART1两个串口，下面是UART0的寄存器定义，UART1的寄存器和UART0类似，具体设置请参照CC2530数据手册。U0CSR （串口0控制状态寄存器）位号位名复位值操作性描述7MODE0读串口模式选择 0：SPI模式； 1：UART串口模式6RE0读/写接收使能 0：关闭接收； 1：允许接收5SLAVE0读/写SPI主从选择 0：SPI主； 1：SPI从4FE0读/写串口帧错误状态 0：没有帧错误； 1：出现帧错误3ERR0读/写串口校验结果 0：没有校验错误； 1：字节校验出错2RX_BYTE0读/写接收状态 0：没有接收到数据； 1：接收到1字节数据1TX_BYTE0读/写发送状态 0：没有发送；1：最后一次写入U0BUF的数据已经发送0ACTIVE0读/写串口忙标志 0：串口闲； 1：串口忙U0GCR （串口0控制状态寄存器）位号位名复位值操作性描述7CPOL0读/写SPI时钟极性0：低电平空闲； 1：高电平空闲6CPHA0读/写SPI时钟相位0：由CPOL 跳向非CPOL 时采样，由非CPOL 跳向CPOL 时输出1：由非CPOL 跳向CPOL 时采样，由CPOL跳向非CPOL 时输出5ORDER0读/写传输位序0 ：低位在先； 1： 高位在先4:0BAUD_E4:00x00读/写波特率指数值，BAUD_M 决定波特率U0BAUD （串口0 波特率控制寄存器）位号位名复位值操作性描述7:0BAUD_M7:00x00读/写波特率尾数，与BAUD_E 决定波特率U0BUF （串口0 收发缓冲器）位号位名复位值操作性描述7:0DATA7:00x00读/写UART0 收发寄存器程序中寄存器的设定如下：CLKCONCMD &= 0x40; /选择32M晶振while(!(SLEEPSTA & 0x40); /等待XSOC稳定CLKCONCMD = 0xb8; /TICHSPD 128分频，CLKSPD 不分频SLEEPCMD |= 0x04; /关闭不用的RC 振荡器PERCFG = 0x00; /位置1 P0 口P0SEL = 0x3c; /P0 用作串口U0CSR |= 0x80; /UART 方式U0GCR |= 10; /baud_e = 10;U0BAUD |= 216; /波特率设为57600（波特率设置参照下表）UTX0IF = 1;U0CSR |= 0x40; /允许接收IEN0 |= 0x84; /开总中断，接收中断32MHz系统时钟波特率常用设置表波特率/bpsUxBAUD.BAUD_MUxGCR.BAUD_E误差/（%）24005960.1448005970.1496005980.141440021680.03192005990.142880021690.033840059100.1457600216100.037680059110.14115200216110.03230400216120.035. UART发送和接收函数UART程序分发送和接收两部分：void UartTX_Send_String(char *Data,int len) /串口发送函数 int j; for(j=0;j添加配置-添加文件-编译链接-下载调试运行”的过程，新建一个工程uart0，添加相应的文件，并修改uart0的工程设置；2. 创建uart0.c并加入到工程uart0中；3. 编写串口发送和接收函数，当串口接收到来自串口调试助手发送来的字节时改变D2状态，并发送welcome；4. 编译uart0，成功后，下载并运行，打开串口调试助手，手动发送一个字节，观察结果，如下图所示。实验4 A/D转换实验【实验目的】1. 掌握CC2530的A/D转换寄存器设置；2. 掌握A/D转换函数程序的编程方法。【实验内容】1. 在IAR集成开发环境中编写定时器中断程序。【预备知识】1. 了解C语言的基本知识。2. 了解IAR中编写和调试程序的方法。【实验设备】1. 硬件：教学实验箱、PC机。2. 软件：PC机操作系统 Windows 98(2000、XP) IAR开发环境。3. 实验必须连接好仿真器，通用调试母板，将通用调试母板串口和PC串口连接好。【基础知识】1. A/D转换的基本原理1) 采样和量化作用：我们经常遇到的物理参数，如电流、电压、温度、压力、速度电量或非电量都是模拟量。模拟量的大小是连续分布的，且经常也是时间上的连续函数。因此要将模拟量转换成数字信号需经采样量化编码三个基本过程（数字化过程）。 图6-4 A/D采样示意图采样：按采样定理对模拟信号进行等时间间隔采样，将得到的一系列时域上的样值去代替u=f(t)，即用u0、u1、un代替u=f(t)。这些样值在时间上是离散的值，但在幅度上仍然是连续模拟量。量化：在幅值上再用离散值来表示。方法是用一个量化因子Q去度量；u0、u1、，得到取整后的数字量。u0=2.4Q2Q 010u1=4.0Q4Q 100u2=5.2Q5Q 101u3=5.8Q5Q 101编码：将整量化后的数字量进行编码，以便读入和识别；编码仅是对数字量的一种处理方法。例如：Q=0.5V/格，设用三位（二进编码）u0=2.4Q2Q(010)2) 分类按被转换的模拟量类型可分为时间/数字、电压/数字、机械变量/数字等。应用最多的是电压/数字转换器。电压/数字转换器又可分为多种类型：按转换方式可分为：直接转换、间接转换。按输出方式分可分为：并行、串行、串并行。按转换原理可分为：计数式、比较式。按转换速度可分为：低速、中速、高速。按转换精度和分辨率可分为：3位、4位、8位、10位、12位、14位、16位等等。3) 工作原理类似于用天平称物体重量，设有一待测物为4.42g；满度测量量程为，砝码种类有四种：、。测量方法：先大砝码，后小砝码，依次比较（累计比较），要的记“1”，不要的记“0”。实测物重G为：误差：误差最小砝码（最小分辨砝码）以上过程：通过4次比较后，得出结果；误差 2;adc_value |= (unsigned int)ADCH) 添加配置-添加文件-编译链接-下载调试运行”的过程，新建一个工程ad_avdd1，添加相应文件，并修改ad_avdd1的工程设置；2. 创建ad_avdd1.c并加入到工程ad_avdd1中；3. 编写ADC初始化函数，单次转换，参考电压为电源电压，对1/3 AVDD 进行A/D 转换，8位分辨率。ADC转换后计算出的结果通过串口UART打印。4. 编译ad_avdd1，成功后，下载并运行，打开串口调试助手，观察接收的ADC转换数据，如下图所示。实验5 数码管显示实验【实验目的】1. 掌握7段数码管显示原理；2. 掌握7段数码管显示控制程序的编程方法。【实验内容】1. 在IAR集成开发环境中编写7段数码管显示控制程序。【预备知识】1. 了解C语言的基本知识；2. 了解IAR中编写和调试程序的方法。【实验设备】1. 硬件：教学实验箱、PC机；2. 软件：PC机操作系统 Windows 98(2000、XP) IAR开发环境。【基础知识】1. LED显示原理发光二极管数码显示器简称LED显示器。LED显示器具有耗电省、成本低廉、配置简单灵活、安装方便、耐振动、寿命长等优点，目前广泛应用于嵌入式系统中。7段LED由7个发光二极管按“日”字形排列，所有发光二极管的阳极连在一起称共阳极接法，阴极连在一起称为共阴极接法。一般共阴极可以不需外接电阻，但共阳极接法中发光二极管必须外接电阻。LED的结构及连接图如下图所示。LED结构及连接图当选用共阴极的LED显示器时，所有发光二极管的阴极连在一起接地，当某个发光二极管的阳极加入高电平时，对应的二极管点亮。因此要显示某字形就应使此字形的相应段的二极管点亮，也就是送一个用不同电平组合代表的数据字来控制LED的显示，此数据称为字符的段码。字符0、1、2F与LED码段A、B、CF以及DP（小数点）的关系如表7-1所示：表7-1 LED字符与码段对应表字符DPGFEDCBA段码(共阴)段码(共阳)0001111113FHC0H10000011006HF9H2010110115BHA4H3010011114FHB0H40110011066H99H5011011016DH92H6011111017DH82H70000011107HF8H8011111117FH80H9011011116FH90HA0111011177H88HB011111007CH83HC0011100139HC5HD010111105EHA1HE0111100179H86HF0111000171H8EH-0100000040HBFH.1000000080H7FH熄灭0000000000HFFH说明：共阴的LED，被选中时的段为高电平有效，熄灭的段码为00H；共阳的LED，被选中时的段为低电平有效熄灭的段码为FFH。2. LED显示接口LED显示器的接口一般有静态显示与动态显示接口两种方式，下面分别加以介绍。1） 静态显示LED数码管采用静态接口时，共阴极或共阳极点连接在一起接地或接高电平。每个显示位的段选线与一个8位并行口线对应相连，只要在显示位上的段选线上保持段码电平不变，则该位就能保持相应的显示字符。这里的8位并行口可以直接采用并行I/O口，也可以采用串入并出的移位寄存器或是其它具有三态功能的锁存器等。2） 动态显示在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制。而共阴（或共阳）极公共端分别由相应的I/O线控制，实现各位的分时选通。由于各个数码管是共用同一个段码输出口，分时轮流通电的，从而大大简化了硬件线路，降低了成本。不过这种方式的数码管接口电路中数码管不宜太多，一般在8个以内，否则每个数码管所分配的实际导通时间会太少，显得亮度不足。若LED位数较多时应采用增加驱动能力以提高显示亮度。本实验系统中采用静态显示接口，其原理图如下图所示：实验系统LED原理图3. 实验说明1 制作LED字符与码段对应表，以数组形式表示，如下面代码所示，seg7table0-seg7table15的值分别代表显示字符0-F时，各码段的输入数据。unsigned char seg7table16 = /* 0 1 2 3 4 5 6 7*/ 0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, /* 8 9 A B C D E F*/ 0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xc6, 0xa1, 0x86, 0x8e ;