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android移动互联应用开发教学实验箱实验指导书 ZigBee技术是一个具有统一技术标准的短距离无线通信技术，其物理层和媒体访问控制层协议基于IEEE802.15.4协议标准，网络层和应用层由ZigBee联盟制定。 为了充分利用ZigBee无线传感器网络，有必要将已经成熟的基于TCP/IP技术的以太网与ZigBee无线传感网络相结合，从而实现以太网通过网关来访问ZigBee无线传感器网络。 传统的网关大多是用单片机来实现，本设计把嵌入式系统的ARM处理器和Android操作系统加进网关系统，能够更高效、更稳定传递无线传感网络的数据和以太网的用户控制命令。 此实验箱利用CC2530无线收发模块实现数据的采集和无线传输，现场采集器采集数据并通过逐级跳转的方式把数据传送到协调器，协调器通过RS232串行口与WIFI模块或者蓝牙模块相连，WIFI模块或者蓝牙模块与ARM处理器通信，并实现在ARM上的实时采集数据显示，同时ARM处理器客户端也可以通过WIFI或者蓝牙接收ZigBee采集的数据。 本实验系统融合了Zigbee无线通信、Wifi通信、3G通信、蓝牙通信等多种无线通信技术，并提供了多种传感器以及一些常见的小应用，应用代码方便修改，可以帮助使用者更好的进行二次开发。 ARM网关采用的是Android4.0系统，在Android4.0系统上可以更优化的实现WIFI、蓝牙、3G等移动通信的功能，以及实现拍照、GPS定位、语音电话等功能。 本教学平台包括Android系统实验以及一些关于ZigBee和ARM的基础实验，具有实用性强、人机界面友好和易学易懂等优势。 经测试本教学平台具有灵敏度高、稳定性好、抗干扰能力强、数据传输准确等特点，并且具有很好的实用性。 此外本系统涉及了诸多当前物联网应用中的软硬件平台，具有较强的可修改性，用户在掌握本指导书上的实验后，可以按照自己的需求实现一些更高级的开发。 Android移动互联应用开发教学实验系统2第二章d Android移动互联网应用开发教学实验箱2.1硬件资源22.1.1硬件系统组成 11、d Android移动互联网应用开发教学实验箱的硬件组成如表12.1所示表2.1Android移动互联网应用开发教学实验箱的硬件组成序号名称规格型号数量备注1ARM嵌入式网关CORTEX-A8的S5PV21011G DDR2内存1GHz主频1G SLCFlash2G NandFlash7寸TFT显示触摸屏USB/以太网/SD卡支持WIFI/蓝牙/3G支持2Zigbee板CC25308工作频段2.4G，带宽5M符合IEEE802.15.4标准内在IEEE802.15.4协议栈3WIFI模块1无线标准IEEE802.11n、IEEE802.11g、IEEE802.11b11n:最高可达150Mbps11g:最高可达54Mbps11b:最高可达11Mbps4蓝牙模块HC-0615温湿度传感器Dht111湿度范围20-90%温度范围0-50度6RFID RC500113.56MHz非接触式支持ISO14443A协议7低频RFID1支持ISO18000-2协议，支持EM、TK及其兼容卡片。 8红外传感器1响应度高9烟雾报警110光敏电阻1电阻值随入射光的强弱而改变11超声波传感器US-1001可实现2cm-450cm的非接触测距功能，拥有2.4-5.5V的宽电压输入范围，静态功耗低于2mA，自带温度传感器对测距结果进行校正12雨滴传感器1可用于各种天气状况的监测13震动传感器1用于各种震动触发作用，防盗报警，智能小车，地震报警，摩托车报警等14声音传感器115干簧管1Android移动互联应用开发教学实验系统322.1.2硬件组件介绍11M ARM嵌入式网关板ARM嵌入式网关板是采用三星公司Cortex-A8S5PV210芯片作为核心处理器，可以在实验中对无线传感器的相关设备信息进行显示及分析，也可以对被控单元进行相关的控制。 ARM嵌入式网关板硬件资源如表2.2所示，硬件如图2.2所示表2.2ARM嵌入式网关板硬件资源ARM核心板Cortex-A8S5PV210处理器显示触摸屏7寸分辨率800X480的TFT真彩触摸液晶屏网络接口1个100M以太网接口（DM9000AEP）USB接口可支持USB鼠标、键盘、标准U盘、USB蓝牙、USB接口摄像头、USB无线网卡等（ 232、 485、TTL）2路5线RS232，4路TTL，1路RS485（复用）摄像头接口支持CMOS、AV摄像头（流媒体格式）双CMOS摄像头模块接口SD卡接口支持SD卡或MMC卡，可对数据进行存储JTAG接口标准20pin CPUJTAG接口，标准10pin Zigbee调试JTAG接口数码指示实时时钟独立RTC电路WIFI支持SDIO WIFI、USB WIFI图2.2ARM嵌入式网关e2Zigbee板采用TI公司的CC2530ZIGBEE无线单片机，内含128K字节的FLASH存储器，Zigbee协议栈采用IEEE802.15.4标准。 此板外型小巧，使用方便，供电后即可工作。 支持外接天线或片式天线。 如图2.3所示Android移动互联应用开发教学实验系统4图2.3Zigbee板3传感器扩展板传感器扩展板支持包括温度、湿度、光照、人体感应、可燃气体等，还可根据学校的要求进行定制。 图2.4温湿度传感器红外传感器烟雾传感器光敏电阻超声波传感器雨滴传感器Android移动互联应用开发教学实验系统5震动传感器声音传感器干簧管传感器4控制扩展板控制扩展板实现对继电器的控制，可以实现一些开关量的控制。 图2.5继电器控制D5RFID扩展板 （1）高频RFID扩展板支持非接触式IC卡读写，支持ISO14443RFID卡协议，频率13.56MHz。 如图2.6所示图2.6高频RFID扩展板 （2）低频RFID扩展板支持ISO18000-2协议，支持EM、TK及其兼容卡片。 如图2.7所示图2.7低频RFID扩展板6蓝牙模块无线蓝牙串口透传模块，型号为HC-06从机，能够实现将串口的数据接收并通过蓝牙的方式发送。 如图2.8所示Android移动互联应用开发教学实验系统6图2.8蓝牙模块7I WIFI无线模块WIFI无线模块是基于通用串行接口的符合网络标准的嵌入式模块，内置TCP/IP协议栈，能够实现用户串口、以太网、无线网（WIFI）3个接口之间的转换。 如图2.9所示。 图2.9WIFI无线模块22.2软件资源物联网教学实验系统使用的软件比较多，包括CC2530无线单片机软件集成开发环境、CC2530芯片FLASH编程软件、ZIGBEE协议分析软件、ARM软件集成开发环境ADT IDE、基于PC的管理分析软件、基于ARM的管理分析软件、基于ARM的WEB服务器访问管理分析软件等。 下面分别对其进行简单的介绍。 22.2.1IAR EmbeddedWorkbench for8051IAR嵌入式集成开发环境，是IAR系统公司设计用于处理器软件开发的集成软件包，包含软件、编译、连接、调试等功能。 它包含用于ARM软件开发的集成开发环境IAR EmbeddedWorkbench forARM、用于ATMEL公司单片机软件开发的集成开发环境IAR EmbeddedWorkbench forAVR，本系统采用用于兼容8051处理器软件开发的集成开发环境IAR EmbeddedWorkbench for8051。 用于TI公司的CC24XX及CC25XX家族无线单片机的底层软件开发，ZIGBEE协议的移植、应用程序的开发等。 对于其安装使用，请见“第5章软件及驱动的安装使用”。 22.2.2SmartRF FlashProgrammer SmartRFFlashProgrammer用于无线单片机CC2530的程序烧写，或用于USB接口的MCUAndroid移动互联应用开发教学实验系统7固件编程，读写IEEE地址等。 对于其安装使用，请见“第4章软件及驱动的安装使用”。 22.2.3e Zigbee协议监视分析软件（Packet Sniffer）Packet Sniffer用于802.15.4/Zigbee协议监视和分析功能。 可以对本地的Zigbee网络进行协议监视和分析。 对于其安装使用，请见“5.5分析仪实验”。 22.2.4k Zstack底层开发包应用在zigbee上，通过一系列的Zstack底层开发包可以实现对各种传感器的数据监测，以及实现远程控制，代码是在IAR平台上开发，主要是C语言，方便用户修改。 对于其使用，请见“第五章CC2530相关实验”以及“第七章和第八章、第九章”。 22.2.55M ARM嵌入式管理分析软件ARM嵌入式网关上，通过本软件对传感器板的数据进行分析处理；同时也可以对控制板进行无线控制，可以通过WIFI或蓝牙与Zigbee进行数据交互。 对于其使用，请见“第七章和第八章”。 22.2.66基于安卓的远程监控软件通过几个基于安卓的软件，用户在ARM开发板上可以远程地实现对数据的分析处理以及控制，对于其使用，请见“第九章综合应用实训系统”。 22.2.77C PC端的远程监控软件通过PC端的上位机软件也可以采集传感器的数据以及远程控制，对于其使用，请见“第九章综合应用实训系统”。 22.3实验资源22.3.10CC2530相关实验本部分的实验内容、主要是针对CC2530协议栈进行相关的实验，主要包括无线控制灯的闪烁和亮灭、无线测温、无线数据传输等，以加深对CC2530协议栈的了解，并能通过软件很好地使用和控制CC2530。 详细内容请见“第五章CC2530相关实验”。 本部分的实验内容还包括提高部分，通过CC2530如何对不同的传感器进行数据读取或数据处理，并发送给协调器，协调器再提高串口将数据发送给ARM。 详细内容请见“第七章提高实验”。 22.3.2M ARM相关实验本部分的实验内容包括两部分，一部分主要是基于ARM的Linux的学习和了解，如何建立Linux环境、如何进行烧写、如何实现一些简单的Linux编程。 另一部分是基于WinCE系统的学习。 详细内容请见“第六章ARM嵌入式网关相关实验”。 22.3.3物联网综合实验本部分的实验内容，包括两部分智能家居管理系统和智能环境监测系统，主要是建立物联网的整体概念，传感器的采集值如何通过无线方式进行传输，如何通过无线方式传输控Android移动互联应用开发教学实验系统8制信息，如何通过WIFI和蓝牙进行数据的传输等。 以学习物联网系统的软件、硬件、管理系统是如何进行协调工作的，以加深对整个物联网实验教学系统的学习和了解。 详细内容请见“第七章和第八章的物联网综合实验”。 22.3.44综合应用实训系统本部分的实验内容，在对物联网有了整体概念后，将学习的知识应用到实际的生活中，包括智能家居、环境监测、防灾、防盗等方面。 实训系统的代码全部提供，使用者也可以在原有应用的基础上进行修改，或者自己开发一些比较实用的应用。 详细内容请见“第九章综合应用实训系统”。 Android移动互联应用开发教学实验系统9第三章e Zigbee无线单片机0CC2530介绍TI公司的CC2530是真正的系统级SoC芯片,适用于2.4GHz IEEE802.15.4,ZigBee和RF4CE应用。 CC2530包括了极好性能的一流的RF收发器，工业标准增强型8051MCU，系统中可编程的闪存，8KB RAM，具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统，以及许多其它功能强大的特性，结合德州仪器的业界领先的黄金单元ZigBee协议栈（Z-Stack?），提供了一个强大和完整的ZigBee解决方案。 CC2530可广泛应用在2.4-GHz IEEE802.15.4系统，RF4CE遥控控制系统，ZigBee系统，家庭/建筑物自动化，照明系统，工业控制和监视，低功耗无线传感器网络，消费类电子和卫生保健等领域。 33.01CC2530芯片的特点CC2530是一个真正的用于2.4-GHz IEEE802.15.4与Zigbee应用的SOC解决方案。 这种解决方案能够提高性能并满足以ZigBee为基础的2.4GHz ISM波段应用对低成本、低功耗的要求。 它结合了一个高性能2.4GHz DSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和一颗工业级小巧、高效的8051控制器。 CC2530芯片方框图如图3.1所示。 内含模块大致可以分为三类CPU和内存相关的模块；外设、时钟和电源管理相关的模块，以及射频率相关的模块。 CC2530在单个芯片上整合了8051兼容微控制器、ZigBee射频(RF)前端、内存和FLASH存储器等，还包含串行接口(UART)、模/数转换器(ADC)、多个定时器(Timer)、AESl28安全协处理器、看门狗定时器(WatchDog Timer)、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路(Power0n Reset)、掉电检测电路(Brown OutDetection)以及21个可编程IO口等外设接口单元。 CC2530芯片采用O.18um CMOS工艺生产，工作时的电流损耗为20mA；在接收和发射模式下，电流损耗分别低于30mA或40mA。 CC2530的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。 CC2530的主要特点如下高性能、低功耗、带程序预取功能的8051微控制器内核。 32KB/64KB/128KB或256KB的在系统可编程Flash。 8KB在所有模式都带记忆功能的RAM。 2.4GHz IEEE802.15.4兼容RF收发器。 优秀的接收灵敏度和强大的抗干扰性能力。 精确的数字接收信号强度(RSSI)指示/链路质量指示(LQI)支持。 最高到4.5dBm的可编程输出功率。 集成AES安全协处理器，硬件支持的CSMA/CA功能。 具有8路输入和可配置分辨率的12位ADC。 强大的5通道DMA。 IR发生电路。 带有2个强大的支持几组协议的UART。 以及1个符合IEEE802.15.4规范的MAC定时器、1个常规的16位定时器和2个8位定时器。 看门狗定时器，具有捕获功能的32-kHz睡眠定时器。 较宽的电压工作范围(2.03.6V)。 具有电池监测和温度感测功能。 Android移动互联应用开发教学实验系统10在休眠模式下仅0.4uA的电流损耗，外部的中断或RTC能唤醒系统。 在待机模式下低于1uA的电流损耗，外部的中断能唤醒系统。 调试接口支持，强大和灵活的开发工具。 仅需很少的外部元件。 图图03.1CC2530方框图33.02CC2530引脚图示及描述 1、CC2530采用6mm6mm的QFN40封装,共有40个引脚。 引脚如图3.2所示。 Android移动互联应用开发教学实验系统11图3.2引脚顶视图 2、引脚描述CC2530全部引脚可分为IO端口线引脚、电源线引脚和控制线引脚3类。 CC2530有21个可编程的I/O口引脚，PO、P1口是完全的8位口，P2口只有5个可使用的位。 通过软件设定一组SFR寄存器的位或字节，可使这些引脚作为通常的I/O口或作为连接ADC、定时器/计数器或UART部件的外围设备接口使用。 CC2530的引脚描述见表3.1所示表3.1CC2530的引脚描述引脚名称引脚引脚类型描述AVDD128电源（模拟）2V-3.6V模拟电源连接AVDD227电源（模拟）2V-3.6V模拟电源连接AVDD324电源（模拟）2V-3.6V模拟电源连接AVDD429电源（模拟）2V-3.6V模拟电源连接AVDD521电源（模拟）2V-3.6V模拟电源连接AVDD631电源（模拟）2V-3.6V模拟电源连接DCOUPL40电源（数字）1.8V数字电源去耦。 不使用外部电路供应。 DVDD139电源（数字）2V-3.6V数字电源连接DVDD210电源（数字）2V-3.6V数字电源连接GND-接地接地衬垫必须连接到一个坚固的接地面GND1，2，3，4未使用的引脚连接到GND P0_019数字I/O端口0.0P0_118数字I/O端口0.1P0_217数字I/O端口0.2P0_316数字I/O端口0.3P0_415数字I/O端口0.4P0_514数字I/O端口0.5P0_613数字I/O端口0.6P0_712数字I/O端口0.7P1_011数字I/O端口1.0-20mA驱动能力P1_19数字I/O端口1.1-20mA驱动能力P1_28数字I/O端口1.2P1_37数字I/O端口1.3P1_46数字I/O端口1.4P1_55数字I/O端口1.5P1_638数字I/O端口1.6P1_737数字I/O端口1.7P2_036数字I/O端口2.0P2_135数字I/O端口2.1P2_234数字I/O端口2.2P2_3/33数字I/O端口2.3/32.768kHz XOSCP2_4/32数字I/O端口2.4/32.768kHz XOSCRBIAS30模拟I/O参考电流的外部精密偏置电阻RESET_N20数字输入复位,活动到低电平Android移动互联应用开发教学实验系统12RF_N26RF I/O RX期间负RF输入信号到LNA RF_P25RF I/O RX期间正RF输入信号到LNA XOSC_Q122模拟I/O32MHz晶振引脚1或RF外部时钟输入XOSC_Q223模拟I/O32MHz晶振引脚233.03CC2530片上18051内核CC2530芯片使用的8051CPU内核是一个单周期的8051兼容内核。 它有三种不同的内存访问总线（SFR，DATA和CODE/XDATA），单周期访问SFR，DATA和主SRAM。 它还包括一个调试接口和一个18位输入扩展中断单元。 中断控制器总共提供了18个中断源，分为六个中断组，每个与四个中断优先级之一相关。 当设备从IDLE模式回到活动模式，任一中断服务请求也能响应。 一些中断还可以从睡眠模式（供电模式1-3）唤醒设备。 内存仲裁器位于系统中心，因为它通过SFR总线把CPU和DMA控制器和物理存储器以及所有外设连接起来。 内存仲裁器有四个内存访问点，每次访问可以映射到三个物理存储器之一一个8KBSRAM、闪存存储器和XREG/SFR寄存器。 它负责执行仲裁，并确定同时访问同一个物理存储器之间的顺序。 33.04CC2530主要特征外设33.4.1输入/输出接口CC2530包括3组输入/输出(I/O)口，分别是P 0、P 1、P2。 其中，P0和P1分别有8个引脚，P2有5个引脚，共21个数字I/O引脚。 这些引脚都可以用作通用的I/O端口，同时通过独立编程还可以作为特殊功能的输人/输出，通过软件设置还可以改变引脚的输入/输出硬件状态配置。 1、CC2530的I/O引脚具有以下功能作输入口时，可选择输入弱上拉或下拉所有I/O引脚均可作为外部中断输入引脚。 外部中断接口也可以用于从睡眠模式唤醒器件， 2、2530的I/O寄存器有P 0、P 1、P 2、PERCFG、POSEL、P1SEI。 P2SEL、PODlR、P1DIR、P2DIR、POINP、P1INP、P2INP、POIFG、P1IFG、P2IFG、PICTL、P1IEN。 Px(x为 0、1或2)引脚输出，或输入引脚状态。 PERCFG为外设控制寄存器，选择哪个外设功能。 PxSEL(x为 0、1或2)为端口功能选择寄存器，选择是I/O口还是外设接口功能。 PxDIR(x为 0、1或2)为端口方向寄存器，选择是输入还是输出。 PxINP(x为 0、1或2)为端口模式寄存器，选择输入上拉、下拉，还是三态。 PxIFG(x为 0、1或2)端口中断状态标志寄存器，某I/O口有中断时，对应位置1。 PICTL端口中断控制，是上升沿中断还是下降沿中断PxIEN(x为 0、1或2)中断使能寄存器。 某位置1，则对应中断使能。 33.4.2直接存取(DMA)控制器中断方式解决了高速内核与低速外设之间的矛盾，从而提高了单片机的效率。 但在中断方式中，为了保证可靠地进行数据传送，必须花费一定的时间，如重要信息的保护以及恢复等，而它们都是与输入/输出操作本身无关的操作。 因此对于高速外设，采用中断模式就会感到吃力。 为了提高数据的存取效率，CC2530专门在内存与外设之间开辟了一条专用数据通道。 这条数据通道在DMA控制器硬件的控制下，直接进行数据交换而不通过8051内核，Android移动互联应用开发教学实验系统13不用I/O指令。 DMA控制器可以把外设(如ADC、射频收发器)的数据移到内存而不需要CC2430内核的干涉。 这样，传输数据速度上限取决于存储器的速度。 采用DMA方式传送时，由DMA控制器向8051内核发送DMA请求，内核响应DMA请求，这时数据输入/输出完全由DMA控制器指挥。 1、DMA控制器主要具有以下特征5个独立的DMA通道。 3个可配置的通道优先级。 32个可配置的传输触发事件。 独立控制的源与目的地址。 单个的、块的、或批传输数据模式。 数据传输长度可变。 可进行字、位操作。 2、DMA控制寄存器有DMAARM(DMA通道使能)、DMAREQ(DMA通道初始请求及状态)、DMAIRQ(DMA中断标志)、DMA0CFGL(DMA通道0配置低地址)以及DMA0CFGH(DMA通道0配置高地址)，DMA1CFGL(DMA通道14配置低地址)、DMA1CFGH(DMA通道14配置高地址)。 33.4.3定时器CC2530包含2个16位的定时器/计数器(Timer1和Timer2)和2个8位的定时器/计数器(Timer3和Timer4)。 其中Timer2主要用于MAC的定时器。 Timer 1、Timer 3、Timer4为支持典型的如输入、捕获、输出比较与PWM功能的定时器/计数器。 这些功能和标准的8051是差不多的。 我们下面重点介绍Timer2。 Timer2主要用于802.15.4CSMA-CA算法与802.15.4MAC层的计时。 如果定时器2与睡眠定时器一起使用，当系统进人低功耗模块时，定时器2将提供定时功能，使用睡眠定时器设置周期。 1、Timer2的特点如下16位定时/计数器。 提供16ms/320ms的符号/帧周期。 可变周期，可精确到3125ns。 带2个16位比较功能定时器。 24位溢出计数。 带2个24位溢出比较功能。 帧首定界符捕捉功能。 定时器启动/停止同步于外部32.768KHz时钟以及由睡眠定时器提供定时比较和溢出产生中断。 具有DMA触发能力。 复位后，定时器2处于定时器空闲模式，定时器2停止。 当T2CTRL.RUN设置为1时，定时器2启动运行并进入运行模式。 此时，定时器2要么立即运行，要么同步于32.768KHz时钟运行。 可通过向T2CTRL.RUN写入O来停止正在运行的定时器2。 此时，定时器2将进入空闲模式，定时器2停止要么立即执行，要么同步于32.768KHz时钟执行。 定时器2不仅只用于定时，而且与普通的定时器一样，它也是一个16位的计数器。 定时器2使用的寄存器如下T2MSEL:定时器2多功能选择寄存器。 T2M1:定时器2多功能计数值高字节。 T2M0:定时器2多功能计数值低字节。 T2MOVF2:定时器2溢出计数2。 Android移动互联应用开发教学实验系统14T2MOVF1:定时器2溢出计数1。 T2MOVF0:定时器2溢出计数0。 T2IRQF:定时器2中断标志。 T2IRQM:定时器2中断屏蔽。 T2CSPF定时器2事件输出配置。 T2CTRL:定时器2配置。 33.4.4414位模/数转换器(ADC)CC2530的ADC支持14位的模/数转换，这跟一般的单片机8位ADC不同，如图3.5所示。 这个ADC包括1个参考电压发生器和8个独立可配置通道。 转换结果可通过DMA写到存储器中。 有多种操作模式。 图3.5ADC方框图 1、CC2530的ADC具有以下特征ADC转换位数814位可选。 8个独立输入通道，可配置为单端或双端输入。 参考电压可选择内部、外部单端、外部双端或AVDD5。 可产生中断；转换完成可触发DMA；温度检测传感输人；电池电压检测输入。 当使用ADC时，P0口必须配置成ADC输入。 把P0相应的引脚当作ADC输入使用时，寄存器ADCCFG相应的位应设置为1；否则寄存器ADCCFG的各位初始值为0，则不当作ADC输入使用。 ADC完成顺序模/数转换以及把结果送至内存（使用DMA模式）时，不需要CPU的干预 2、ADC寄存器包括ADCL:ADC数据采集值低字节。 ADCH:ADC数据采集值高字节。 ADCCONlADC控制寄存器1，启动、启动方式设置及转换是否完成指示。 ADCCON2:ADC控制寄存器2，顺序转换的通道、分辨率设置，及参考电压选择。 ADCCON3:ADC控制寄存器3，单通道转换的通道号、分辨率设置，及参考电压选择。 33.4.5串行通信接口USART 1、UART模式时有如下特点8位或9位数据负载。 Android移动互联应用开发教学实验系统15奇、偶，或无奇偶校验。 可配置起始或停止位位数。 可配置最高位还是最低位先发送。 独立的接收和发送中断。 独立的接收和发送DMA触发。 奇偶错误与帧格式错误状态指示。 2、USART寄存器包括UxCSR:USART xUART及SPI控制及状态寄存器。 UxUCR:USART xUART控制寄存器。 UxGCR:USART x处理方式控制寄存器。 UxDBUF:USART x接收/发送数据缓存区。 UxBAUD:USART x波特率控制寄存器。 33.05CC2530无线收发器一个基于802.15.4的CC2530无线收发器如图3.6所示。 无线核心部分是一个CC2420射频收发器。 图3.6CC2530无线收发器方框图CC2530接收器是一款中低频接收器。 接收到的射频信号首先被一个低噪放大器(LNA)放大，并把同相正交信号下变频到中频(2MHz)，接着复合的同相正交信号被滤波放大，再通过AD转换器转换成数字信号，其中自动增益控制、最后的信道滤波、扩频、相关标志位、同步字节都是以数字的方法实现的。 CC2530收发器通过直接上变频器来完成发送，待发送的数据存在一个128字节的FIFO发送单元(与FIFO接收单元相互独立)中，其中帧头和帧标识符由硬件自动添加上去。 按照IEEE802.15.4中的扩展顺序，每一个字符(4bits)都被扩展成32个码片，并被送到数模转换器以模拟信号的方式输出。 一个模拟低通滤波器把信号传递到积分(quadrature)上变频混频器，得到的射频信号被功率放大器(PA)放大，并被送到天线匹配。 1、CC2530无线部分特点如下2400-2483.5MHz RF收发器Android移动互联应用开发教学实验系统16直接扩频序列收发器250kbps数据传输速率，2MChip/s芯片速率QPSK半波正弦调制极低的电流消耗（发送18.8mA，接收17.4mA）高的灵敏度(-95dBm)临近信道冲突排斥(30/45dB)间隔信道冲突排斥(53/54dB)低电压（使用内部电压调节器时2.1-3.6V)可编程的输出功率软件控制的同相正交相(I/Q)信号的低中频(low-IF)接收器?同相正交相信号直接上转换传送器 2、独立的发送和接收FIFO128byte发送数据FIFO128byte接收数据FIFO 3、硬件支持802.15.4MAC层功能自动前导序列产生器同步字节插入/侦测对MAC数据完整的CRC-16校验空闲信道评估能量检测/数字RSSI连接质量指示全自动的MAC安全机制(CTR,CBC-MAC,CCM)3.5.1频率和通道编程通过7位的频率设置字FREQCTRL.FREQ6:0可以设置载波频率。 改变在下一次重校准时发生。 载波频率fc的计算公式为fC=(2394+FREQCTRL.FREQ6:0)，单位为MHz。 编程的步长为1MHz，IEEE802.15.4-xx在2.4GHz频段给定了16个通道。 数字从11到26，5MHz的间距，通道K的RF频率由如下公式给定fc=2405+5(k-11)MHz，k= 11、 12、.26。 对于通道K的操作，REQCTRL.FREQ寄存器因此应设置为FREQCTRL.FREQ=11+5(k11)。 3.5.2IEEE802.15.4-6xx调制格式IEEE802.15.4的数字高频调制使用2.4G直接序列扩频（DSSS）技术。 扩展调制功能如图3.7所示图3.7IEEE802.15.4-xx调制格式方框图每个字节分为2个符号，每个符号由4个位组成。 最低的有效位首先发送。 对于多字节区段，最低序字节首先传送，与加密相关的区段除外，它们是高序字节先传送。 Android移动互联应用开发教学实验系统17在比特-符号转换时，将每个字节中的低4位转换成一个符号，高4位转换成另一个符号。 每一个字节都要逐个进行处理，即从它的前同步码字段开始到最后一个字节。 在每个字节的处理过程中，优先处理低4位，随后处理高4位。 从32个码元中抽取16个伪随机序列(PN序列)，将每个4位的符号数据与其对应。 符号到码片的映射关系见表3.3所示。 根据所发送连续的数据信息将所选出的PN序列串接起来，并使用O-QFSK的调制方法将这些集合在一起的序列调制到载波上。 这些PN序列通过循环移位或相互结合(如奇数位取反)等相互关联。 扩展后的码元序列通过采用半正弦脉冲形式的O-QPSK调制方法，将符号数据信号调制到载波信号上。 其中，编码为偶数的码元调制到I相位的载波上，编码为奇数的码元调制到Q相位的载波上。 为了使I相位和Q相位的码元调制存在偏移，Q相位的码元相对于I相位的码元要延迟Tc（1/4码元单位)发送。 图3.8所示为半正弦脉冲形式的基带码元序列的样图。 表3.3IEEE802.15.4-xx符号到码片映射表图3.8传送0符号码元序列的I/Q相位波形Tc=0.5uS3.5.3IEEE802.15.4-6xx帧格式从图3.9可以看到，IEEE802.15.4定义了物理层以及MAC层的通信数据格式。 Android移动互联应用开发教学实验系统18图3.9IEEE802.15.4帧格式原理图 1、物理层物理层由同步头、物理头和物理服务数据单元组成。 同步头(SHR)由前导序列码和帧开始定界符(SFD)组成。 在IEEE802.15.4规范中，前导序列码有4个字节的0x00组成，帧开始定界符为1个字节,值为0xA7。 物理头仅包含帧长度区，帧长度区定义了MAC协议数据单元（MPDU）的字节数。 帧长度不包含帧长度本身，但包含帧校验序列(FCS)，即使帧校验序列是硬件自动插入的。 物理层服务数据单元(PSDU)包含MAC协议数据单元(MPDU)，包含MAC的完整内容。 2、MAC层下面介绍MAC的数据是如何构成的。 从图3.9可以看到，MAC层数据格式包括以下几部分MAC头、MAC载荷以及MFR。 其中，MAC头由帧控制（FCF）、序列号和寻址信息组成。 从表3.4可以看出帧控制（FCF）详细数据组成。 序列号由软件配置而成，不支持硬件设置。 表3.4帧控制详细数据格式3.5.4发送模式在发送模式中，RFSTATUS.FIFO和RFSTATUS.FIFOP位仅与RXFIFO相关。 图3.10所示为RFSTATUS.SFD位在发送数据帧中的状态。 SFD完整发送后，RFIRQF0.SFD中断标志为高，同时产生RF中断。 当发送MPDU(MAC ProtocolData UnitMAC协议数据单元)后或检测到下溢发生时，RFIRQF0.SFD中断标志为低。 图3.10SFD信号定时3.5.5接收模式接收模式中，在开始帧分隔符被接收到后，中断标志RFIRQF0.SFD为高，同时产生射频Android移动互联应用开发教学实验