“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书——实训1.

1、“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书1第一章平台产品概述1.1 概述UP-CUP IOT-6410 系统是面向国内高校计算机、电子、通讯和网联网相关学科和专业，进行基于嵌入式系统和在 IEEE802.15.4 标准上进行无线传感器网络技术设计与研发教学，而设计一款嵌入式网联网综合实验平台。该系统主要由基于ARM11 系统的网关设备、ZIGBEE（CC2431 濮块、外扩传感器模块三大部分硬件构成。本手册重点在于对 ZIGBEE（CC2431）模块和传感器模块两部分硬件相关操作及实验进行指导和描述，网关（ARM11 系统）设备的相关实验指导，请参考产品光盘的 UP CUP6410 II 型平

2、台实验指 导 书。1.2适用范围2.4GHz IEEE 802.15.4 标准规范ZigBee 2006 协议规范RF4CE 遥控控制系统ZigBee 系统/家居/楼宇自动化照明系统消费电子工业控制及检测低功耗无线传感器网络教学仪器和工具健康与医疗保健等1.3 功能特征支持 USB 高速下载、IAR 集成开发环境；支持在线下载、仿真、调试、烧写功能；支持 USB 供电、电池供电方式；C51 编程开发，简单、方便、快捷；板载 LED 指示灯、RS232 串口；可外扩多种传感器模块（温湿度、红外、烟雾、光感等 ）；强大的嵌入式网关硬件平台 （ARM11 S3C6410X 处理器）；例程丰富，以源码

3、形式提供所有实验例程代码，并附带详细实验指导文档;“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书21.4 主要参数1.4.1 RF收发收发频率范围 2045MHz2480MHz ;测试天线 3dBi 鞭状天线；输出功率 -3dBm、OdBm、+4dBm 可选;最大功率输出距离 400m;1.4.2功耗接受模式：24mA;发送模式：29mA;宽电源电压范围：2.03.6V ;1.4.3微控制器高性能和低功耗的增强型 8051 微控制器内核;32/64/128KB 系统可编程闪存、支持硬件调试；8KB RAM1.4.4外设接口21 个可配置通用 10 引脚；2 个同步串口；1 个看门狗定时器；5 通道

4、DMA 传输；1 个 IEEE802.15.4 标准 MAC 定时器和 3 个通用定时器；1 个 32MHz 睡眠定时器；1 数字接收信号强度指示RSSI/LQI 支持；8 通道 12 位 AD 模数转换器，可配分辨率，内置电压、温度传感器检测;1 个 AES 安全加密协处理器；1.4.5工作温度工作环境温度 0(C+85oC;“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书3储藏环境温度：-40oC+125oC;“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书41.5 产品图片“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书5第二章IAR实验开发环境2.1 建立模板工程样例UP-CUP IOT-6410 系统的 Z

5、IGBEE 模块硬件基础实验部分，使用的软件开发环境为IAR EmbeddedWordbench for MCS-51。本节将介绍如何使用该IAR 环境搭建 UP-CUP IOT-6410 系统 ZIGBEE 模块硬件部 分的配套实验工程。后续实验的工程建立方法参照本节设置建立，将不再赘述。关于IAR 的详细说明文 档请浏览 IAR 官方网站或软件安装文件夹下8051doc 里的支持文档。以下将通过一个简单的 LED 闪灯测试程序工程带领用户逐步熟悉IAR for 51 实验开发环境。1、建立新工程打开 IAR 软件，默认进入建立工作区菜单，我们先选择-取消，进入 IAR IDE 环境。点击

6、Project 菜单，选择 Greate New Project . 如图 2.1 所示：图 2.1 建立一个新工程弹出图 2.2 建立新工程对话框，确认Tool chain栏已经选择 8051 ，在 Project templates: 栏选择 Empty project点击下方 OK 按钮。“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书6ADesci)hon:eai.es an proieet2.2 选择工程类型图i80510 0 Q Q & &tiieate Mev Froiectloot chain:Pjojeict temptalez:+ asm：F C+*ra cCLIB

7、DUBROM monitor，创建新文件夹。 目录，用来存放工程，进入到创建的 test_iar 立了一个空的工程。点击右上角快捷方式在计算机相应目录下，创建工程目录，本例创建了 test_iar 文件夹中，更改工程名，如 test 点击 Save，这样便建口 *ta “，心if图 2.3 创建工程目录“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书7这样工程就出现在工作区窗口中了。FISB图 2.4 创建工程目录 test iar图 2.5 创建工程目录配置文件“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书8Z IAR EBbeddtd forkbench IDEFile Edi t Vi ew Piro

8、jeet Simulator Tools Window Help W 不呵I倉I %鹉念Ic II7 八K P.-图 2.6 创建工程加入工作区系统产生两个创建配置：调试和发布。在这里我们只使用DebugIAK EMbedded Torkbench IDEFile Edit Vi ew Fr o j e c t Sirmjlator Tools Window HelpD Q爭ZJV VWorkspae图 2.7 选择 debug 模式工程项目名称后的星号指示修改还没有保存。选择菜单 FileSaveWorkspace ,保存工作区文件，并指明存放路径，这里把它放到新建的工程test_iar目录

9、下。点击 Save 保存工作区。“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书12匕lil tahdd刖Jcl-b?xicii LUE图 2.8 保存工作区2、添加工程文件选择菜单 ProjectAdd File或在工作区窗口中，在工程名上点右键，在弹出的快捷菜单中选择AddFile，弹出文件打开对话框，选择需要的文件点击 打开退出。如没有建好的程序文件也可点击工具栏上的I 按钮或选择菜单 FileNewFile新建一个空文本文件。图 2.9 新建文件向文件里添加如下代码:#in elude ioCC2430.h void Delay (un sig ned char n)“物联网传感器原理与应用”

10、课程实验指导书TEL：82114887 82114890 82114944FAX 总机转 828http:/www.up-博创科技 UP-TECHun sig ned char i; un sig ned int j;for(i = 0; i n; i+) for(j = 1; j; j+)void mai n(void)SLEEP &= 0 x04;while(!(SLEEP & 0 x40);CLKCON &= 0 x47;SLEEP |= 0 x04;P1SEL = 0 x00;P1DIR = 0 x3; while(1) P1_1 =

11、1;Delay(10);P1_0 = 0;Delay(10);P1_1 = 0;Delay(10);P1_0 = 1;Delay(10);选择菜单 FileSave 弹出保存对话框，填写文件名为 test.c,点击保存。/晶体振荡器开启且稳定选择 1-32MHZ 晶体振荡器/P1.0 为普通 I/O 口P1.0 P1.1 输出“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书TEL：82114887 82114890 82114944FAX 总机转 828http:/www.up-博创科技 UP-TECHirii刊Qpt LW1S13DelZ TAR Eshrdderfl V

12、ortbtwitch IDEAdd Ealrs.UhbtalL WflSj 二！f_jLlt_ljJ 2d DeLay (muiqTed cSiar UDIITUKLcbar 1; unsifined int j rrgr 41 1 -QH04-wtiileii!LEEP i CxidH f打壽幸世詹事亓番JMlLeCLKEOH A -0147；N送基I-JMTz鈕目費逹曲SIEE? h- OxOlr/P2.C?为尋淫rzo 0 /ZFlrO題出图 2.12将新建文件加入工程I图 2.10 保存新建文件AddR理Saa*CBC-da 匚-mlrgl 卜HDD - OxJ?test.c添加到当前

13、工程里，在工程中右键添加文件:Iil Edit更it* Ertjiic-t EiMiitarZ41B虹ndk HlpFiles/il.B1SEL di-30;wbxleC1)jHiid r.Jai_)sei.Uii：5如 【IDI：Ml也ft t * cD泮疋* h： .”耆 |Rb43Lld mCiv Kh袁帰呂QM：龙卜2 L KB玄悴Uli晋“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书142 口口亘“1上乂宦囚少沪冷住少比FilesVELLI411711；7- -ICCCZOC/h-5 LEET411*4TLFL冈3XEE7?L 1Dt：jTin=：lror0-elay:二；S1 1Dtla

14、 elay i 12 .?-图 2.13 将新建文件 test.c 加入工程图 2.13 将新建文件 test.c 加入工程完成的结果如下图:/ AR和rEhEGh I PFFil Edi t Vi tw Prcij tel SiBulttrTIQ1( (Wiudow Mf CrinalCancelLi住苣佛口priiiliclick rmtFiuiC/C*i ComplyAsfPfrhlnCustxiBuidE ui|d血diahsDeLug匕li d v1 iTC2M3 ICK ccr&.|ri-tan* Ck tiat uic中电门&日alEh * -lirl-ilIR.

15、I -Lc cal2at Etr cnxt-si-ta ar.c str席LJJ1mm Dry厂FQH Flif卫也tv50DS cwiory“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书16Fil-zE diJ_ARTErs* jSinsjlktrIDOLZh: -dw MalpD妙P 0釦r ilZb!釦辺喘賊IQIQIrhijgFlOGwt.r-3ffiiestL7 |_J OulpUt廬位 ， 芒1 -=JjOur(nrI Eixtd51图 2.16 数据指针选择Stack/Heap 标签：改变 XDATA 栈大小到 Ox 仆 FDebug73Hies曰回fc!-dil Yiaw rPl s

16、et $EmiiLaLOTH? El test CHEJZJOuipui1国lest.rSi昌丨上匡电1Output1d61Linker 选项，Output 标签：选中 要用 C-SPY 进行调试，选中 formatlxiclude Latu243CBtivg图 2.17 Stack/Heap 设置Override default可以在下面的文本框中更改输出文件名。F 面的 Debug in formation for C-SPY。如果“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书17“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书TEL：82114887 82114890 82

17、114944FAX 总机转 828http:/www.up-博创科技 UP-TECH31?：iil门ElJDebugger17厂Opt ion會no de *tes-tLirkerFl空辨.吗|-43圏teste*H?口OmrlpulL g tesI.rSI口OulputOpt ionsQInods * t sst *严图 2.18 输岀文件设置twtx D tl 0空 I 第皿上 c l【Config 标签：点击 Lin ker comma nd file 连接命令文件 In k51ew_cc2431.xcl，如图：栏文本按钮。选择正确的+LDcLud*hl&CC243&.h

18、图 2.19 选择连接命令文件在 Setup 标签按下图设置 driver 选项为 Chipcon:|5IS issi.c5 ompui1 E阳賦旳invipui1 Etesi.d51Imelud*JILDgbLgeiThiid-Pail DrrWefwonROM-MonluiAnaloDOCVCBSSilab SmuialaiFornifiitiest.c |tiacLale！VGeneialt心十CpirpibAsscmbleiCusWi BuildBmld AcsorfiFactory StihnggOutput Eitr* Chitpnt #J4firL4- | IL.jpiolicE

19、 |LLS.1Confs；:上Tor nit金 蛀為f C-STT匝HLth zuiitinc coRlrol nd两Ifi th I/D MkL cn ntidu F也iEf皀i更左termual -yiitpTii- KlLir C-SFIs.pciLC:4-xtrb onlpiit filar四血- -2linit4TLdAi3S&c：arid.ufyetklput filCHGIU：for theEelected. fQulput file匝OvarrLJAd.-fauLtFattclhs：(nt p*rSsctry. Output I define | Di-iccist i

20、cs j Li sty TikdtCOIWIwii fild7 Q叭和恥血fruit |$TO0tmjKR|?Unk512431. xcl“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书18-E S taElEL-FUOUipul1CulUiji工|烧吠茁F在 Device Descripti on file图 2.20 Debugger 配置选择 CC2431.ddf 文件，其位置在程序安装文件夹下如C:ProgramFileslAR SystemsEmbedded Workbe nch 4.05 Evaluati on versio n8051c on figderivativeschipconO

21、p I lunsfCUEnudt? * t e stGenicid匚/Cx ComfiieiA-ssentieiCu%imBi4dBdMAcliorKThiid-PfiilpDiHvfWKDHRQM-MkiAndag DevrcwStabs：F-sc Imp Sellinns| 匹肝“ OpLj ELf. | Jia 曲 x |SalopVan mcra FLI J) )AV3C4fll岸 QvtFld.4 ItfkuLi.|iTDOLm_DIBj： rwfa i riC ivts5h.i p0C2J d4f _OKCmtl图 2.21 配置调试器4、编译和链接选择 ProjectMake或按

22、 F7 键编译和连接工程。“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书TEL：82114887 82114890 82114944FAX 总机转 828http:/www.up-博创科技 UP-TECH2.2 下载和调试1、安装仿真器驱动安装仿真器前确认 IAR Embedded Workbe nch 已经安装。将系统配套的 USB 接口仿真器一端连接到 PC 机上，另一端连接到 ZIGBEE 模块的调试板的 ISP 下载线 端口中。将调试板电源开关拨至3.3V 段，且打开 ZIGBEE 核心板开关。1）手动安装：手动安装适用于系统以前没有安装过仿真器驱动的情况。将仿真

23、器通过开发系统附带的 USB 电缆连接到 PC 机，在 Windows XP 系统下，系统提示找到新硬 件后提示如下对话框，选择从列表或指定位置安装，点下一步。/ IAK Eibedded VoEkbeiich IDEFiles也laE1LLView IQ 0Add EilesAdd groiKPSd.3 jtgrarati*皿Sinuilat or ToolsLndow HcLpCC243O.h-Dett匕2JOJtpu1 El欣L-gCjOuipUtCr *ea.teKEYPrcjtct. Add Exasling Project.| S test d! IE testhecnar 1:i

24、 mt脅0; i Q;i+1! ； J+)Soce Code CeulrclRlokc：Canpile：KcUiia AllC电anBlch uild.Ctrl+FTpJxO4;EP丘0E43H；Ldx4?;1X04：Uug;NdcA；Ctrl+B0 x00?/P1.0另晉理I/O二/P1.0轉ihwhilstPll - 1?Delay (L：iJ :Pl_0 = 0；图 2.22编译和链接工程“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书20图 2.23如下图设好驱动安装选项，点击右边的-浏览 按钮选择驱动所在路径图 2.24驱动文件在程序安装目录下，如C: Program FileslAR Sy

25、stemsEmbedded Workbe nch 4.05Evaluati on versio n8051driverschipc on，如下图“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书TEL：82114887 82114890 82114944FAX 总机转 828http:/www.up-博创科技 UP-TECH图 2.25选中 chipcon 文件夹，点 确定退出，回到安装选项界面，点下一步，系统安装完驱动后提示完成对话框，点击完成退出安装。图 2.262）自动安装：“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书TEL：82114887 8

26、2114890 82114944FAX 总机转 828http:/www.up-博创科技 UP-TECH将仿真器通过开发系统附带的USB 电缆连接到 PC 机，在Windows XP 系统下，系统找到新硬件后22“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书提示如下对话框，选择 自动安装软件,点下一步。图 2.27向导会自动搜索并复制驱动文件到系统。系统安装完驱动后提示完成对话框，点击完成退出安装。图 2.282、调试和运行选择菜单 ProjectDebug 或按快捷键 CTRL+D 进入调试状态，也可按工具栏上的按钮进入调试。“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书TEL：/p>

27、0 82114887 82114890 82114944FAX 总机转 828http:/www.up-博创科技 UP-TECH查看源文件语句:Step Into执行内部函数或子进程的调用Step Over 每步执行一个函数调用Next stateme nt每次执行一个语句这些命C-SPY 允许用户在源代码中查看变量或表达式，可在程序运行时跟踪其值的变化。使用自动窗口选择菜单 ViewAuto ,开启窗口。自动窗口会显示当前被修改过的表达式。连续步进观察j 的值的变化情况。2.2 设置监控点：/ 丄出liBJjrddrd futkbrnirli丄DEEile Hit些“D M OPEirpwr

28、皿EHis .s.Ak 4r Qp .Inf rl Fi I URI,E d.H t匚pfl pLF 1PEOllih -BKTBIMWin| m Ejbjjtc!QZjaulpwtL-m直CrR碣 *froJI:L-AdJEMhi.LBFr*jiebelded forkbench IDEFile Edit Vi ew Project TOOIEWindow HelptesLc |itinclue ioCCiZO ,1void Delay (unsigned char nJunsigned char i;unsigned int j;X for(i = 0; i n;For(j = 1; j;

29、 j+)Vvoid aln(void)SLEEP 4= -0 x04；while (! (SLEE? 3x40 J ):门鑿忑捱笑泰尹疋旦蕊定CLKCON &- 0 x47;打送择l-32MHz品牡摄嘉器SLEEP|= 0H04;图 2.31 设置断点这样在这个语句设置好一个断点，用高亮表示并且在左边标注一个红色的X 显示有一个断点存在。可选择菜单 ViewBradkpoint打开断点窗口，观察工程所设置的断点。在主窗口下方的调试日志Debug Log窗口中可以查看断点的执行情况。如要取消断点，在原来断点的设置处再执行一次Toggle Breakpoint 命令。2.4 反汇编模式：在反汇编模式，每一步都对应一条汇编指令，用户可对底层进行完全控制。“物联网传感器原理与应用”课程实验指导书TEL：82114887 82114890 82114944FAX 总机转 828http:/www.up-博创科技 UP