第五次无线传感器网络实验.doc

南昌航空大学实验报告二O 一六 年 五 月 3 日课程名称： 无线传感器网络 实验名称： 点对点通信实验 班级： 姓名： 指导教师评定： 签名： 1、 实验目的1.了解CC2530无线通信的基本原理和用法；2. 掌握实验编译、下载和测试的方法；3. 分析CC2530 BasicRF工程的文件组织和源代码，为学习Z-Stack协议栈奠定基础。2、 实验内容1. 将一个CC2530节点（称为1号节点）编程为受控节点，将另一个CC2530节点（称为2号节点）编程为控制节点；2. 将2号节点的USB232通信接口通过USB线连接PC；在串口调试助手输入命令，以无线通信的方式控制1号节点上的LED。3、 基础知识1. 工程文件介绍CC2530 BasicRF有三个文件夹，本实验所使用的eww文件（workspace）是经过删减的，删掉了4个不使用的工程，仅保留了light_switch工程，并且此工程内部的LCD、button等硬件不具备的资源或不使用的资源相关的.h和.c文件进行了删减。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，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。Ide文件夹：有三个文件夹，及一个cc2530_sw_examples.eww工程，在IAR环境中打开，在workspace看到。IdeSettings文件夹：主要保存有读者自己的IAR环境里面的设置。Idesrf05_CC2530文件夹：仅有一个iar文件夹，进入之后有工程light_switch.eww，还有temp文件夹存放临时文件，settings文件夹存放工程的一些设置文件。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WSN CC2530 BasicRFide路径里的cc2530_sw_examples.eww，并点击application的light_switch.c。2、Basic RF layer介绍及其工作过程关键字：CCM Counter with CBCMAC (mode of operation)HAL Hardware Abstraction Layer (硬件抽象层)PAN Personal Area Network （个人局域网）RF Radio Frequency （射频）RSSI Received Signal Strength Indicator(接收信号强度指示)在介绍Basic RF之前，来看看这个实验例程设计的大体结构，如图所示Basic RF例程的软件设计框图就如一座建筑物，Hardware layer放在最底，肯定是你实现数据传输的基础了。Hardware Abstraction layer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。Basic RF layer为双向无线传输提供一种简单的协议图4 Basic RF例程的软件设计框图Application layer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 RFBasic RF layer简介:Basic RF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：1、不会自动加入协议、也不会自动扫描其他节点也没有组网指示灯（LED3）。2、没有协议栈里面所说的协调器、路由器或者终端的区分，节点的地位都是相等的。3、没有自动重发的功能。Basic RF 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。Basic RF的工作过程：启动、发射、接收启动1、确保外围器件没有问题2、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typedef struct uint16 myAddr; /16位的短地址（就是节点的地址）uint16 panId; /节点的PAN IDuint8 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，预定义取消了加密uint8* securityKey;uint8* securityNonce;#endif basicRfCfg_t;3.调用basicRfInit()函数进行协议的初始化，在basic_rf.c代码中可以找到uint8 basicRfInit(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。发送1. 创建一个buffer，把payload放入其中。Payload最大为103个字节2. 调用basicRfSendPacket()函数发送，并查看其返回值在basic_rf.c中可以找到uint8 basicRfSendPacket(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接收1. 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uint8 basicRfPacketIsReady(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TRUE2. 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uint8 basicRfReceive(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。3.light_switch.c代码详解:void main(void)/ Config basicRFbasicRfConfig.panId = PAN_ID;/上面讲的Basic RF的启动中的basicRfConfig.channel = RF_CHANNEL; /初始化basicRfCfg_tbasicRfConfig.ackRequest = TRUE;结构体的成员。halBoardInit();if(halRfInit()=FAILED)HAL_ASSERT(FALSE);halLedClear(1); / 关LED1/*选择性下载程序，发送模块和接收模块*/appSwitch(); /节点为按键S1 P0_0appLight(); /节点为指示灯LED1 P1_0/ Role is undefined. This code should not be reached HAL_ASSERT(FALSE);halLedSet(x)置1是使灯点亮,halLedClear(x)是使灯熄灭。第1213行：选择其中的一行，并把另外一行屏蔽掉；一个是实现发射通过USB232接收的PC信息的功能，另一个是接收控制信息并改变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15行。4、 实验过程第一步：打开.WSN CC2530 BasicRFidesrf05_cc2530iar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。/*Select one and shield to another*/appSwitch(); /作为控制节点（2号节点，需连接PC），请务必注释掉下行/ appLight(); /作为受控节点（1号节点，观察其LED），请务必注释掉上行第二步：找到相同位置，这次把appSwitch();注释掉，下载到接收模块。/*Select one and shield to another*by boo*/appSwitch(); /作为控制节点（2号节点，需连接PC），请务必注释掉下行appLight(); /作为受控节点（1号节点，观察其LED），请务必