ZigBit开发环境搭建及使用.doc

ZigBit开发环境搭建ZigBit是Atmel公司的IEEE802.15.4/ZigBee应用模块，Atmel公司为该模块提供了免费的软件开发包。编写本文档的目的就是指导读者快速建立起ZigBit的开发环境，以便快速的进行IEEE802.15.4/ZigBee应用程序开发。一 开发工具IEEE802.15.4MAC软件包支持两种集成开发环境：AVRStudio+WinAVR和IAR Embedded Workbench。这两种集成开发环境都能很好的进行基于IEEE802.15.4MAC的应用程序开发，本文档只对第一种进行详细介绍。二 开发环境搭建过程2.1 开发工具介绍AVRStudioAtmel公司免费提供的AVR单片机集成开发环境。它集成了汇编语言编译、软件仿真、芯片程序下载、芯片硬件仿真等一系列基础功能。ZigBit使用的版本为AVRStudio 4.18。可以在Atmel官方网站上下载到，下载地址：/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2725WinAVR在Windows平台开发Atmel AVR系列RISC微控制器的开源开发工具。主要包括：1）avr-gcc ，著名的开源编译器GUN C Complier的AVR平台移植版；2）avr-libc，编译器avr-gcc的库；3）avr-as汇编器； 4）avrdude编程接口；5）avr-gdb调试器； 6）Programmers Notepad，代码编辑器。WinAVR下载地址/projects/winavr。以上两个开发工具的安装程序，也可以在实验室40的Incoming目录下载。2.2开发环境搭建 开发工具安装先安装WinAVR，再安装AVRStudio。两者的安装都为傻瓜式安装，安装在默认的目录下即可，不需要做特别的设置。 MAC软件包安装MAC软件开发包提供了MAC层的实现（源代码）及其提供的API，上层程序通过调用这些API来调用MAC相应的功能。安装完两个开发工具后就，需要安装MAC软件开发包。该软件开发包可以从Atmel官网上免费注册下载。我把下载的软件包放在40的Incoming目录下。下载后解压缩，这就完成了MAC软件开发包的安装。注意MAC开发包对于安装目录没有要求，使用时如果要调用开发包中相应的头文件和源文件，只需在Makefile中指明路径即可。至此，整个开发环境搭建完毕。下一节我们来介绍，如何MAC软件包的结构及如何利用开发环境进行程序开发、程序下载等。三 开发环境的使用AVR2025 MAC软件包含个Application目录，所建的应用程序可以在这个目录下面。应用程序也可以放在其他目录下，但是在该目录下，便于Makefile的编写（稍微对已有的Makefile修改即可）。1 新建工程1）Project-New Project,弹出对话框如下图（图1）所示，在Project type中选择AVR GCC（如果是汇编工程则选择Atmel AVR Assembler），并选择新建工程的Location为MAC开发包的Application目录。此处还要注意，工程的名字中间不能出现空格，下图中所示的工程名会导致工程建立失败，应该起名为sensornetwork。单击下一步。图1 新建工程对话框2）在下图所示的对话框中 ，Debug platform选择所用的调试器和处理器（ZigBit 900为ATmega1281）类型，单击完成。图2 平台与调试器选择对话框3）工程建立完以后，还需要建立一个Makefile文件。Makefile文件对于工程来说非常重要，因此如果想要熟练的使用这套开发环境，Makefile如何书写一定要掌握。右击工程名，选择新建文件（Create New file），文件名起为Makefile。新建完成以后，该文件会在工程的Other Files下显示出来，被放在工程的根目录下面。如图3 所示。使用自己编写的Makefile时，需要在工程属性中指定采用外部Makefile。右击工程名，选择Edit Configuration Option，在弹出的工程属性对话框中的General选项中选中Use External Makefile，并在后面的路径中找到你要用的Makefile。如图4所示。图3 Makefile所在位置图4 工程属性设置2 MAC开发包说明AVR2025 MAC开发包不仅提供了上层开发所需的API、示例程序，而且提供了MAC层的源程序，这为我们使用MAC层提供了极大的方便。MAC层又主要分为三层：1）PAL：Platform Abstraction Layer，物理抽象层，包括对所有Atmel平台的抽象，并且给更高层模块提供接口。源代码在AVR2025 MAC开发包的MAC目录下。2）TAL：Transceiver Abstraction Layer，收发器抽象层。源代码处在AVR2025 MAC开发包的TAL目录下。TAL包括八个功能模块： Frame transmission unit，帧传输单元 Frame reception unit，帧接受单元 State machine，状态机 TAL PIB storage，TAL属性存储 CSMA module，CSMA模块Energy detect scan，信道扫描Power management，能源管理Interrupt handling，中断处理Initialization and reset，初始化和重启3）MCL：MAC Core layer，MAC核心层。源代码在AVR2025 MAC开发包的MAC目录下。MCL是在PAL和TAL之上建立起来，包括八个功能模块： MAC Dispatcher，MAC任务调度器MAC Data Service，MAC数据服务单元MAC Management Service，MAC管理服务单元MAC Beacon Manager，MAC 信标管理器MAC Incoming Frame Processor，MAC帧处理器MAC PIB Module，MAC PIB 模块MAC-API，MAC层给上层提供的APIMAC stack task functions，MAC协议栈任务功能，包含初始化（Initialization，初始化所有的协议栈资源包括微处理器和收发器）和任务处理（Task handling）。可以根据需要在这三层任意一层之上构建应用程序，比如可以在TAL之上构建简单的应用程序。MAC层除了这三层以外，还有一些其他的功能模块：比如，资源管理模块、安全抽象层、收发器特征访问等，这些模块中Resource Management比较常用，它负责管理缓存和队列。这几个模块的具体作用参考AVR2025_User_Guide中2.2小节。2.1 API说明AVR2025 MAC层提供的所有API都包含在头文件mac.h（源文件具体见MAC_v_2_5_2/MAC/Inc/mac.h）中，总共包含35个API函数。其中mcps（数据服务）函数5个，mlme（管理服务）函数30个。而Src目录下，则包含了每个函数的实现代码（具体见MAC_v_2_5_2/MAC/Src）。使用这些API时，只需包含相应的头文件和源文件即可。例如如果使用MAC层的associate功能时，需要包含mac_assiociate.c、mac.c和mac.h。四 程序的编译和烧写1. 程序编译这里介绍两种编译程序的方法，这两种方法的原理相同，都是使用Makefile对程序进行编译。1） 在DOS环境，利用make对程序进行编译。首先在把AVR2025程序开发包拷贝到C盘用户目录下面，并在DOS命令行下进入Makefile所在的目录下面。如下图（图 5）所示：图5. DOS环境执行命令make -f Makefile,生成elf文件和hex文件，如下图（图6）所示。这两个文件都可以烧写入目标板上。图6 编译程序2） 利用AVRStudio编译程序编写完源文件和Makefile以后，右击工程名，选择Build Project即可。如果编译成功会生成相应的烧写文件，如下图（图7）所示。图7 生成的文件列表2. 程序的烧写在烧写程序之前必须使用JTAG仿真器把目标板和电脑正确的连接程序的烧写必须使用JTAG仿真器，ZigBit900可以使用JTAG mkII进行程序烧写。在编译程序时，选择Build and Run。编译完成后，会弹出一个对话框，用来选择检测到的JTAG mkII。检查MCU的EEPROM中存储的IEEE地址是否合法。在View菜单中选择Memory。如果IEEE地址不正确，改为正确的IEEE地址。如下图（图8）所示：图8. 修改IEEE地址按下F5键或点击RUN。五 程序调试AVRStudio提供在