基于嵌入式的室內(nèi)環(huán)境信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、.：.；*實(shí)際教學(xué)*學(xué)院年秋季學(xué)期嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)題 目：基于嵌入式的室內(nèi)環(huán)境信息采集控制演示系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)工程方向 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指點(diǎn)教師： 成 績： 目錄 TOC o - h z u HYPERLINK l _Toc 標(biāo)題：基于嵌入式的室內(nèi)環(huán)境信息采集控制演示系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 目錄 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 摘要 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 關(guān)鍵詞 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 前言 PAGER

2、EF _Toc h HYPERLINK l _Toc 系統(tǒng)分析及其設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 一、根本原理： PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 二、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 三、總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 四、系統(tǒng)測(cè)試 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 總結(jié) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 致

3、謝 PAGEREF _Toc h 基于嵌入式的室內(nèi)環(huán)境信息采集控制演示系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要 基于嵌入式的無線傳感網(wǎng)絡(luò)是多學(xué)科的高度交叉，知識(shí)的高度集成的前沿?zé)狳c(diǎn)研討領(lǐng)域。它經(jīng)過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，這些信息經(jīng)過無線方式被發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到用戶終端無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性決議了其不需求較高的傳輸帶寬，而要求較低的傳輸延時(shí)和極低的功率耗費(fèi)。IEEESZigBee技術(shù)是近年來通訊領(lǐng)域中的研討熱點(diǎn)，具有低本錢、低功耗、低速率、低復(fù)雜度的特點(diǎn)和高可靠性、組網(wǎng)簡(jiǎn)單、靈敏等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)實(shí)上的國際規(guī)范。此次課設(shè)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了用無線傳感器網(wǎng)

4、絡(luò)構(gòu)成的分布式溫度濕度監(jiān)控系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：嵌入式、信息采集、ZIGBEE、串口通訊前言嵌入式系統(tǒng)是以運(yùn)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為根底，軟硬件可定制，適用于不同運(yùn)用場(chǎng)所，對(duì)功能，可靠性，本錢，體積，功耗有嚴(yán)厲要求的公用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。隨著生活程度的提高和科學(xué)技術(shù)開展的需求，人類對(duì)環(huán)境信息的感知上有了更高的要求，在某些特殊工業(yè)消費(fèi)領(lǐng)域和室內(nèi)存儲(chǔ)場(chǎng)所對(duì)環(huán)境要求顯得特別苛刻；隨著嵌入式技術(shù)的開展，為環(huán)境環(huán)境檢測(cè)提供了更進(jìn)一步的保證?；谇度胧降沫h(huán)境信息采集系統(tǒng)包含感知層、傳輸層、運(yùn)用層三個(gè)層面；傳輸層常見的有溫濕度、煙感、一氧化碳、壓力等嵌入式傳感器模塊，傳輸層包括有線通訊和無線通訊兩部分，運(yùn)用層包括各種終端

5、。在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，以嵌入式技術(shù)為根底，結(jié)合ZigBee技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)、準(zhǔn)確、完好、可靠的反響環(huán)境信息，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)分析及其設(shè)計(jì)一、根本原理：溫度傳感器將被測(cè)點(diǎn)的溫度采集后輸出的模擬信號(hào)逐漸送往放大電路、低通濾波器以及 A/D 轉(zhuǎn)換器即信號(hào)調(diào)理電路，然后再單片機(jī)的控制下將 A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)傳送到無線收發(fā)芯片中，并經(jīng)過芯片的調(diào)制處置后由芯片內(nèi)部的天線發(fā)送到上位機(jī)機(jī)監(jiān)測(cè)軟件上，在上位機(jī)模塊上，發(fā)來的數(shù)據(jù)由單片機(jī)控制的無線收發(fā)芯片接納并解調(diào)，最后經(jīng)過接口芯片發(fā)送到 PC 機(jī)中進(jìn)展顯示和處置。溫度傳感器被用在終端節(jié)點(diǎn)上，當(dāng)上電后，溫度傳感器就是可以獲取環(huán)境中某個(gè)地方溫度的敏感元器件，

6、它可以將環(huán)境中的溫度或者是與溫度相關(guān)的參量信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，他們可以根據(jù)這些電信號(hào)的強(qiáng)弱來識(shí)別被測(cè)點(diǎn)在環(huán)境中的溫度數(shù)據(jù)。系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求濕度傳感器和溫度傳感器采集到數(shù)據(jù)后，經(jīng)過給RS串口添加無線傳輸功能，替代設(shè)備電纜線進(jìn)展無線傳輸, 無線溫度采集系統(tǒng)改動(dòng)了傳統(tǒng)有線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)搭建布線困難，監(jiān)測(cè)區(qū)域受限等諸多缺乏。要求設(shè)計(jì)的短間隔 無線通訊系統(tǒng)具有功耗少，性價(jià)比高，系統(tǒng)維護(hù)快捷方便，而且經(jīng)過在傳感器模塊上添加 FLASH 存儲(chǔ)設(shè)備，使得數(shù)據(jù)采集任務(wù)可以擺脫對(duì)監(jiān)測(cè)過程網(wǎng)絡(luò)輻射范圍的限制，可運(yùn)用到許多的場(chǎng)所更好的改善采集任務(wù)的便利行。經(jīng)過與其他通訊技術(shù)(如 GSMGPRS)的無縫接合，可以

7、實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，滿足對(duì)數(shù)據(jù)采集區(qū)域的遠(yuǎn)程監(jiān)控串口傳輸設(shè)計(jì)為雙向全雙工，無硬件流控制，強(qiáng)迫允許OTA(多條)時(shí)間和丟包重傳。、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)方案一：飛思卡爾公司(Freescale)的 MC 芯片搭載了滿足 IEEE . 規(guī)范的射頻信號(hào)傳輸與接納的調(diào)制解調(diào)設(shè)備。這類功能完善的雙向 .GHz 頻段的收發(fā)設(shè)備可以交融到 ZigBee 技術(shù)之中。MC 包含低噪放大器，mW 的功率加強(qiáng)器，壓控振蕩器，電源供應(yīng)調(diào)理模塊，一切頻段編碼和解碼模塊，包括可以轉(zhuǎn)換和控制數(shù)據(jù)的發(fā)送與接納串行外圍接口(SPI)中斷懇求輸出。采用 O-QPSK 的調(diào)制方式，最大傳輸速率為 kb/s。搭配高性能的微處置器一同運(yùn)用，

8、MC可以提供低本錢且高效率的短間隔 數(shù)據(jù)傳輸處理方案。MC 和 MCU 兩者采用串行外圍接口(SPI)銜接，因此可以保證飛思卡爾龐大產(chǎn)品系列中的恣意一款MCU 都能與之匹配運(yùn)用。方案二：選擇TI公司的.GHz片上系統(tǒng)處理方案CC，CC是用于IEEES.、Zigbee和RFCE運(yùn)用的一個(gè)片上系統(tǒng)處理方案，它能以較低的總本錢建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC結(jié)合了先進(jìn)的RF收發(fā)器性能，業(yè)界規(guī)范的加強(qiáng)型內(nèi)核，使操作更容易，具備不同的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，尤其適用于低功耗的系統(tǒng)需求。、系統(tǒng)方案選擇經(jīng)過對(duì)比以上兩種方案開發(fā)的難易程度、開發(fā)周期和現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)環(huán)境他們選擇方案二。無線溫度采集系統(tǒng)改動(dòng)了傳統(tǒng)有線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)搭建布線

9、困難，監(jiān)測(cè)區(qū)域受限等諸多缺乏。ZigBee這種新興的短間隔 無線通訊系統(tǒng)具有功耗少，性價(jià)比高，系統(tǒng)維護(hù)快捷方便，而且經(jīng)過在傳感器模塊上添加 FLASH 存儲(chǔ)設(shè)備，使得數(shù)據(jù)采集任務(wù)可以擺脫對(duì)監(jiān)測(cè)過程網(wǎng)絡(luò)輻射范圍的限制，可運(yùn)用到許多的場(chǎng)所更好的改善采集任務(wù)的便利行。經(jīng)過與其他通訊技術(shù)(如 GSMGPRS)的無縫接合，可以實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，滿足對(duì)數(shù)據(jù)采集區(qū)域的遠(yuǎn)程監(jiān)控。普通以 ZigBee 技術(shù)為中心的無線溫度采集系統(tǒng)的任務(wù)過程為：協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)首先應(yīng)搭建網(wǎng)絡(luò)，等待各自終端采集節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)懇求；終端節(jié)點(diǎn)經(jīng)過驗(yàn)證參與網(wǎng)絡(luò)后，把溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過無線網(wǎng)絡(luò)上傳傳輸給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)；協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)接納到數(shù)據(jù)

10、包后，進(jìn)展數(shù)據(jù)包解析，并經(jīng)過串口將溫度信息以及子節(jié)點(diǎn)地址等有效信息存儲(chǔ)并顯示在監(jiān)控界面上。三、總體設(shè)計(jì)無線傳感器溫度丈量系統(tǒng)主要由單個(gè) ZigBee 協(xié)調(diào)器、單部 PC 機(jī)和放置在各處的溫度采集節(jié)點(diǎn)ZigBee 終端設(shè)備組成。ZigBee 協(xié)調(diào)器與各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了一個(gè) ZigBee 星型網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)無線溫度采集系統(tǒng)的拓?fù)錁?gòu)造圖如圖 所示。各處的溫度采集節(jié)點(diǎn)ZigBee 終端設(shè)備組成。CC芯片的有效通訊半徑為 m 時(shí)，終端節(jié)點(diǎn)可以安頓在以協(xié)調(diào)器為中心m 半徑范圍內(nèi)。終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造較為簡(jiǎn)化，僅由一個(gè) CC 模塊，F(xiàn)lash 存儲(chǔ)， 節(jié) .V 電池和溫度傳感器組成，各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)被初始化為無信

11、標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備。終端設(shè)備上電復(fù)位后，便啟動(dòng)搜索指定信道上的ZigBee協(xié)調(diào)器，并發(fā)送銜接懇求，終端設(shè)備在勝利入網(wǎng)后，將被賦予一個(gè) 位短地址，在以后網(wǎng)絡(luò)中的通訊都以這個(gè) 位的短地址作為節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)；啟動(dòng)休眠定時(shí)器，間隔 秒鐘喚醒一次，醒來后運(yùn)用一種簡(jiǎn)單的非時(shí)隙 CSMA- CA，經(jīng)過競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制獲得信道運(yùn)用權(quán)，本人向協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送懇求數(shù)據(jù)。利用模塊上的溫度傳感器模塊檢測(cè)環(huán)境溫度，并上傳給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，然后立刻再次進(jìn)入休眠形狀，最大限制地減少能耗，延伸終端節(jié)點(diǎn)電源續(xù)航時(shí)間，同時(shí)也可以延伸采集范圍，即利用 ZigBe網(wǎng)絡(luò)的自組織性他們可以攜帶輕巧的終端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)到實(shí)踐丈量區(qū)域完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，假設(shè)超出

12、了無線網(wǎng)絡(luò)可以支持的傳輸范圍，那可以將數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)在 Flash 存儲(chǔ)器中。網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)擔(dān)任搜集各溫度采集節(jié)點(diǎn)的信息，并將信息快速的經(jīng)過 RS 串口按事先定義好的格式上傳 PC 機(jī)，隨即解析并顯示出來。、總體設(shè)計(jì)框圖如下：圖 無線溫濕度采集系統(tǒng)框圖、硬件設(shè)計(jì)實(shí)物圖如下：.CC郵票孔節(jié)點(diǎn)模塊.無線節(jié)點(diǎn)模塊.溫濕度采集模塊、溫濕度監(jiān)測(cè)芯片闡明 . SHT闡明SHT是一款高度集成的溫度濕度傳感器芯片，提供全標(biāo)定的數(shù)字輸出。它采用專利的COMSens技術(shù)，確保了傳感器具有極高的可靠性與杰出的長期穩(wěn)定性。傳感器包括包括一個(gè)電容性聚合體測(cè)濕敏感元件、一個(gè)能隙資料制成的測(cè)溫元件，并在同一芯片上，與位的

13、A/D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路進(jìn)展銜接。SH引腳特性如下：.、 電源引腳SHT的供電電壓為.V。傳感器上電后，要等待ms以越過“休眠形狀。在此期間無需發(fā)送任何指令。電源引腳VDD，GND之間可添加一個(gè)nF的電容，用以去耦濾波。.、串行接口(兩線雙向) SHT的串行接口，在傳感器信號(hào)的讀取及電源損耗方面，都做了優(yōu)化處置；但與IC接口不兼容.、串行時(shí)鐘輸入(SCK) SCK用于微處置器與SHTxx之間的通訊同步。由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，因此不存在最小SCK頻率。.、串行數(shù)據(jù)(DATA) DATA三態(tài)門用于數(shù)據(jù)的讀取。DATA在SCK時(shí)鐘下降沿之后改動(dòng)形狀，并僅在SCK時(shí)鐘上升沿有效。數(shù)據(jù)傳輸期間

14、，在SCK時(shí)鐘高電平常，DATA必需堅(jiān)持穩(wěn)定。為防止信號(hào)沖突，微處置器應(yīng)驅(qū)動(dòng)DATA在低電平。需求一個(gè)外部的上拉電阻例如：k將信號(hào)提拉至高電平參見圖。上拉電阻通常已包含在微處置器的I/O 電路中。.、串行時(shí)鐘輸入(SCK) SCK用于微處置器與SHTxx之間的通訊同步。由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，因此不存在最小SCK頻率。.、串行數(shù)據(jù)(DATA) DATA三態(tài)門用于數(shù)據(jù)的讀取。DATA在SCK時(shí)鐘下降沿之后改動(dòng)形狀，并僅在SCK時(shí)鐘上升沿有效。數(shù)據(jù)傳輸期間，在SCK時(shí)鐘高電平常，DATA必需堅(jiān)持穩(wěn)定。為防止信號(hào)沖突，微處置器應(yīng)驅(qū)動(dòng)DATA在低電平。需求一個(gè)外部的上拉電阻例如：k將信號(hào)提拉至高電

15、平參見圖。上拉電阻通常已包含在微處置器的I/O 電路中。.、丈量時(shí)序(RH 和T) 發(fā)布一組丈量命令表示相對(duì)濕度RH，表示溫度T后，控制器要等待丈量終了。這個(gè)過程需求大約/ms，分別對(duì)應(yīng)/bit丈量。確切的時(shí)間隨內(nèi)部晶振速度，最多有%變化。SHTxx經(jīng)過下拉DATA至低電平并進(jìn)入空閑方式，表示丈量的終了?？刂破髟谠俅斡|發(fā)SCK時(shí)鐘前，必需等待這個(gè)“數(shù)據(jù)備妥信號(hào)來讀出數(shù)據(jù)。檢測(cè)數(shù)據(jù)可以先被存儲(chǔ)，這樣控制器可以繼續(xù)執(zhí)行其它義務(wù)在需求時(shí)再讀出數(shù)據(jù)。接著傳輸個(gè)字節(jié)的丈量數(shù)據(jù)和個(gè)字節(jié)的CRC奇偶校驗(yàn)。uC需求經(jīng)過下拉DATA為低電平，以確認(rèn)每個(gè)字節(jié)。一切的數(shù)據(jù)從MSB開場(chǎng)，右值有效例如：對(duì)于bit數(shù)據(jù)，

16、從第個(gè)SCK時(shí)鐘起算作MSB；而對(duì)于bit 數(shù)據(jù)，首字節(jié)那么無意義。用CRC數(shù)據(jù)確實(shí)認(rèn)位，闡明通訊終了。假設(shè)不運(yùn)用CRC-校驗(yàn)，控制器可以在丈量值LSB后，經(jīng)過堅(jiān)持確認(rèn)位ack 高電平，來中止通訊。在丈量和通訊終了后，SHTxx自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠方式。.、通訊復(fù)位時(shí)序假設(shè)與SHTxx通訊中斷，以下信號(hào)時(shí)序可以復(fù)位串口：當(dāng)DATA堅(jiān)持高電平常，觸發(fā)SCK時(shí)鐘次或更多。在下一次指令前，發(fā)送一個(gè)“傳輸啟動(dòng)時(shí)序。這些時(shí)序只復(fù)位串口，形狀存放器內(nèi)容依然保管。通訊復(fù)位時(shí)序圖、CC闡明.、簡(jiǎn)介CC 是用于.-GHz HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank IEEE .、Z

17、igBee 和RFCE 運(yùn)用的一個(gè)真正的 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 片上系統(tǒng)SoC處理方案。它可以以非常低的總的資料本錢建立強(qiáng)大的 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC 結(jié)合了領(lǐng)先的RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界規(guī)范的加強(qiáng)型 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，-KB RAM 和許多其它強(qiáng)大的功能。CC 有四種不同的閃存版本：CCF/，分別具有/KB 的閃存。CC 具有不同的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，使得它尤其順應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)轉(zhuǎn)方式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短進(jìn)一步確保了低能源耗費(fèi)。CCF 結(jié)合了德州儀器的業(yè)

18、界領(lǐng)先的黃金單元ZigBee HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 協(xié)議棧Z-Stack，提供了一個(gè)強(qiáng)大和完好的ZigBee 處理方案。CCF 結(jié)合了德州儀器的黃金單元RemoTI，更好地提供了一個(gè)強(qiáng)大和完好的ZigBee RFCE HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 遠(yuǎn)程控制處理方案。.、引腳描畫引腳稱號(hào) 引腳 引腳類型 描畫AVDD 電源模擬 -V.-V 模擬電源銜接AVDD 電源模擬 -V.-V 模擬電源銜接AVDD 電源模擬 -V.-V 模擬電源銜接AVDD 電源模擬 -V.-V 模擬電源銜接AV

19、DD 電源模擬 -V.-V 模擬電源銜接AVDD 電源模擬 -V.-V 模擬電源銜接DCOUPL 電源數(shù)字 .V 數(shù)字電源去耦。不運(yùn)用外部電路供應(yīng)。DVDD 電源數(shù)字 -V.-V 數(shù)字電源銜接DVDD 電源數(shù)字 -V.-V 數(shù)字電源銜接GND - 接地 接地襯墊必需銜接到一個(gè)鞏固的接地面。GND ， 未運(yùn)用的 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 引腳銜接到GNDP_ 數(shù)字I/O 端口.P_ 數(shù)字I/O 端口.P_ 數(shù)字I/O 端口.P_ 數(shù)字I/O 端口.P_ 數(shù)字I/O 端口.P_ 數(shù)字I/O 端口.P_ 數(shù)字I/O 端口.P_ 數(shù)字I/O 端口

20、.P_ 數(shù)字I/O 端口.-mA 驅(qū)動(dòng)才干P_ 數(shù)字I/O 端口.-mA 驅(qū)動(dòng)才干P_ 數(shù)字I/O 端口.P_ 數(shù)字I/O 端口.P_ 數(shù)字I/O 端口.P_ 數(shù)字I/O 端口.P_ 數(shù)字I/O 端口.P_ 數(shù)字I/O 端口.P_ 數(shù)字I/O 端口.P_ 數(shù)字I/O 端口.P_ 數(shù)字I/O 端口.P_ 數(shù)字I/O 模擬端口./. kHz XOSCP_ 數(shù)字I/O 模擬端口./. kHz XOSCRBIAS 模擬I/O 參考電流的外部精細(xì)偏置電阻RESET_N 數(shù)字輸入 復(fù)位，活動(dòng)到低電平RF_N RF I/O RX 期間負(fù)RF 輸入信號(hào)到LNARF_P RF I/O RX 期間正RF 輸入信號(hào)

21、到LNAXOSC_Q 模擬I/O -MHz 晶振引腳或外部時(shí)鐘輸入XOSC_Q 模擬I/O -MHz 晶振引腳.、模塊闡明CC芯片系列中運(yùn)用的 CPU內(nèi)核是一個(gè)單周期的 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 兼容內(nèi)核。它有三種不同的內(nèi)存訪問總線SFR，DATA 和CODE/XDATA，單周期訪問SFR，DATA 和主SRAM。它還包括一個(gè)調(diào)試接口和一個(gè) 輸入擴(kuò)展中斷單元。中斷控制器總共提供了 個(gè) HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 中斷源，分為六個(gè)中斷組，每個(gè)與四個(gè) HYPERLINK baike.bai

22、du/view/.htm t _blank 中斷優(yōu)先級(jí)之一相關(guān)。當(dāng)設(shè)備從活動(dòng)方式回到空閑方式，任一中斷效力懇求就被激發(fā)。一些中斷還可以從睡眠方式供電方式-喚醒設(shè)備。內(nèi)存仲裁器位于系統(tǒng)中心，由于它經(jīng)過SFR HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 總線把CPU 和DMA 控制器和物理存儲(chǔ)器以及一切外設(shè)銜接起來。內(nèi)存仲裁器有四個(gè)內(nèi)存訪問點(diǎn)，每次訪問可以映射到三個(gè)物理 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 存儲(chǔ)器之一：一個(gè)-KB SRAM、閃存存儲(chǔ)器和XREG/SFR HYPERLINK baike.baidu/v

23、iew/.htm t _blank 存放器。它擔(dān)任執(zhí)行仲裁，并確定同時(shí)訪問同一個(gè)物理存儲(chǔ)器之間的順序。-KB SRAM映射到DATA HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 存儲(chǔ)空間和部分XDATA存儲(chǔ)空間。-KB SRAM是一個(gè)超低功耗的SRAM，即使數(shù)字部分掉電供電方式 和也能保管其內(nèi)容。這是對(duì)于低功耗運(yùn)用來說很重要的一個(gè)功能。/ KB閃存塊為設(shè)備提供了內(nèi)電路可編程的非易失性 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 程序存儲(chǔ)器，映射到XDATA HYPERLINK baike.baidu/view/.htm

24、 t _blank 存儲(chǔ)空間。除了保管程序代碼和常量以外，非易失性存儲(chǔ)器允許 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 運(yùn)用程序保管必需保管的數(shù)據(jù)，這樣設(shè)備重啟之后可以運(yùn)用這些數(shù)據(jù)。運(yùn)用這個(gè)功能，例如可以利用曾經(jīng)保管的網(wǎng)絡(luò)詳細(xì)數(shù)據(jù)，就不需求經(jīng)過完全啟動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)尋覓和參與過程。.、時(shí)鐘和 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 電源管理數(shù)字內(nèi)核和外設(shè)由一個(gè).-V 低差穩(wěn)壓器供電。它提供了 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 電源管理功能，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)用不同供電方式的長電池壽

25、命的低功耗運(yùn)轉(zhuǎn)。有五種不同的復(fù)位源來復(fù)位設(shè)備。.、外設(shè)CC 包括許多不同的外設(shè)，允許 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 運(yùn)用程序設(shè)計(jì)者開發(fā)先進(jìn)的運(yùn)用。調(diào)試接口執(zhí)行一個(gè)專有的兩線 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 串行接口，用于內(nèi)電路調(diào)試。經(jīng)過這個(gè)調(diào)試接口，可以執(zhí)行整個(gè)閃存 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 存儲(chǔ)器的擦除、控制使能哪個(gè)振蕩器、停頓和開場(chǎng)執(zhí)行 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 用戶程序、執(zhí)行

26、HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 內(nèi)核提供的指令、設(shè)置代碼 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 斷點(diǎn)，以及內(nèi)核中全部指令的 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 單步伐試。運(yùn)用這些技術(shù)，可以很好地執(zhí)行內(nèi)電路的調(diào)試和外部閃存的編程。設(shè)備含有閃存 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 存儲(chǔ)器以存儲(chǔ)程序代碼。閃存 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 存儲(chǔ)器可經(jīng)過用戶 HYPE

27、RLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 軟件和調(diào)試接口 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 編程。閃存控制器處置寫入和擦除嵌入式閃存 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 存儲(chǔ)器。閃存控制器允許頁面擦除和 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 字節(jié) HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 編程。I/O控制器擔(dān)任一切通用I/O引腳。CPU可以配置 HYPERLINK baike.baidu

28、/view/.htm t _blank 外設(shè)模塊能否控制某個(gè)引腳或它們能否受 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 軟件控制，假設(shè)是的話，每個(gè)引腳配置為一個(gè)輸入還是輸出，能否銜接襯墊里的一個(gè)上拉或下拉電阻。CPU 中斷可以分別在每個(gè)引腳上使能。每個(gè)銜接到I/O HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 引腳的外設(shè)可以在兩個(gè)不同的I/O 引腳位置之間選擇，以確保在不同 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 運(yùn)用程序中的靈敏性。系統(tǒng)可以運(yùn)用一個(gè)多功能的五通道DMA控制器，

29、運(yùn)用XDATA HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 存儲(chǔ)空間訪問 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 存儲(chǔ)器，因此可以訪問一切物理存儲(chǔ)器。每個(gè)通道 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 觸發(fā)器、優(yōu)先級(jí)、傳輸方式、 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 尋址方式、源和目的指針和傳輸計(jì)數(shù)用DMA 描畫符在 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 存儲(chǔ)器任何地方配置。許多硬件外設(shè)A

30、ES HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 內(nèi)核、閃存控制器、USART、 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 定時(shí)器、ADC 接口經(jīng)過運(yùn)用DMA 控制器在SFR 或XREG 地址和閃存/SRAM 之間進(jìn)展數(shù)據(jù)傳輸，獲得高效率操作。 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 定時(shí)器 是一個(gè) 位 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 定時(shí)器，具有定時(shí)器/PWM 功能。它有一個(gè)可編程的分頻器，一個(gè) 位周期值，和五個(gè)各自可編程的

31、計(jì)數(shù)器/捕獲通道，每個(gè)都有一個(gè) 位比較值。每個(gè)計(jì)數(shù)器/捕獲通道可以用作一個(gè)PWM輸出或捕獲輸入信號(hào)邊沿的時(shí)序。它還可以配置在IR產(chǎn)生方式，計(jì)算 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 定時(shí)器 周期，輸出是ANDed，定時(shí)器 的輸出是用最小的CPU 互動(dòng)產(chǎn)生調(diào)制的消費(fèi)型IR 信號(hào)。MAC HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 定時(shí)器定時(shí)器是專門為支持IEEE . MAC或 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 軟件中其他時(shí)槽的協(xié)議設(shè)計(jì)。定時(shí)器有一個(gè)可配置的定時(shí)器周期和

32、一個(gè) 位溢出計(jì)數(shù)器，可以用于堅(jiān)持跟蹤曾經(jīng)經(jīng)過的周期數(shù)。一個(gè) 位捕獲 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 存放器也用于記錄收到/發(fā)送一個(gè)幀開場(chǎng)界定符的準(zhǔn)確時(shí)間，或傳輸終了的準(zhǔn)確時(shí)間，還有一個(gè) 位輸出比較存放器可以在詳細(xì)時(shí)間產(chǎn)生不同的選通命令開場(chǎng)RX，開場(chǎng)TX，等等到 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 無線模塊。 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 定時(shí)器 和定時(shí)器 是 位定時(shí)器，具有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器/PWM 功能。它們有一個(gè)可編程的分頻器，一個(gè) 位的周期值，一

33、個(gè)可編程的計(jì)數(shù)器通道，具有一個(gè) 位的比較值。每個(gè)計(jì)數(shù)器通道可以用作一個(gè)PWM 輸出。睡眠 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 定時(shí)器是一個(gè)超低功耗的定時(shí)器，計(jì)算-kHz 晶振或-kHz RC 振蕩器的周期。睡眠定時(shí)器在除了供電方式 的一切任務(wù)方式下不斷運(yùn)轉(zhuǎn)。這一 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 定時(shí)器的典型運(yùn)用是作為實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器，或作為一個(gè)喚醒定時(shí)器跳出供電方式 或。ADC支持到位的分辨率，分別在 kHz或 kHz的帶寬。DC和音頻轉(zhuǎn)換可以運(yùn)用高達(dá)八個(gè)輸入通道端口。輸入可以選擇作為單端或差分。參考電壓

34、可以是內(nèi)部電壓、AVDD 或是一個(gè)單端或差分外部信號(hào)。ADC 還有一個(gè)溫度傳感輸入通道。ADC 可以自動(dòng)執(zhí)行定期抽樣或轉(zhuǎn)換通道序列的程序。隨機(jī)數(shù)發(fā)生器運(yùn)用一個(gè) 位LFSR 來產(chǎn)生 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 偽隨機(jī)數(shù)，這可以被CPU 讀取或由選通命令處置器直接運(yùn)用。例如隨機(jī)數(shù)可以用作產(chǎn)生隨機(jī) HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 密鑰，用于平安。AES加密/解密內(nèi)核允許用戶運(yùn)用帶有位 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 密鑰的AES算法加密和解密數(shù)據(jù)。

35、這一內(nèi)核可以支持IEEE . MAC 平安、ZigBee 網(wǎng)絡(luò)層和 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 運(yùn)用層要求的AES 操作。一個(gè)內(nèi)置的 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 看門狗允許CC 在 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 固件掛起的情況下復(fù)位本身。當(dāng) HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 看門狗定時(shí)器由 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 軟件使能，它必需定

36、期去除；否那么，當(dāng)它超時(shí)就復(fù)位它就復(fù)位設(shè)備。或者它可以配置用作一個(gè)通用-kHz HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 定時(shí)器。USART 和USART 每個(gè)被配置為一個(gè)SPI主/從或一個(gè)UART。它們?yōu)镽X和TX提供了 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 雙緩沖，以及硬件流控制，因此非常適宜于高吞吐量的全雙工運(yùn)用。每個(gè)都有本人的高精度 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 波特率發(fā)生器，因此可以使普通 HYPERLINK baike.baidu/view/.ht

37、m t _blank 定時(shí)器空閑出來用作其他用途。.、無線設(shè)備CC 具有一個(gè)IEEE . 兼容無線收發(fā)器。RF 內(nèi)核控制模擬 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 無線模塊。另外，它提供了MCU 和無線設(shè)備之間的一個(gè)接口，這使得可以發(fā)出命令，讀取形狀，自動(dòng)操作和確定無線設(shè)備事件的順序。無線設(shè)備還包括一個(gè) HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 數(shù)據(jù)包過濾和地址識(shí)別模塊。、軟件設(shè)計(jì) 在一個(gè) ZigBee 運(yùn)用系統(tǒng)中，光有硬件是沒有用的，還需求與之相匹配的軟件程序才干真正的可以運(yùn)用。無線溫度采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要

38、包括 ZigBee 節(jié)點(diǎn)間的通訊程序，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)程序。 軟件開發(fā)環(huán)境的選擇ZigBee 協(xié)議棧：ZigBeeZigBee的開發(fā)及下載工具：TI公司的IAR軟件.、基于 ZigBee 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的測(cè)控系統(tǒng)中協(xié)調(diào)器設(shè)備的軟件設(shè)計(jì)流程如下：macEventLoop處置本義務(wù)當(dāng)前優(yōu)先級(jí)最高的事件macTaskInit 注冊(cè)相應(yīng)事件 YES Nwk_event_loop處置本義務(wù)當(dāng)前優(yōu)先級(jí)最高的事件 nwk_init 注冊(cè)相應(yīng)事件 YESHal_InitHalProcessevet處置本義務(wù)當(dāng)前優(yōu)先級(jí)最高的事件開場(chǎng) 注冊(cè)相應(yīng)事件 YES MT_ProcessEventMT_TaskInit處置本

39、義務(wù)當(dāng)前優(yōu)先級(jí)最高的事件硬件初始化osalInitTASKS系統(tǒng)初始化 注冊(cè)相應(yīng)事件 YES APS_event_loopAPS_Init處置本義務(wù)當(dāng)前優(yōu)先級(jí)最高的事件 注冊(cè)相應(yīng)事件 YES執(zhí)行操作系統(tǒng) ZDApp_InitZDAappeventlooppp處置本義務(wù)當(dāng)前優(yōu)先級(jí)最高的事件 注冊(cè)相應(yīng)事件 NO YES SAPI_ProcessEvent處置本義務(wù)當(dāng)前優(yōu)先級(jí)最高的事件 NOSAPI_Init 注冊(cè)相應(yīng)事件 YES.、無線接納串口轉(zhuǎn)發(fā)流程圖如下：SerialApp_ProcessEventOsal_msg_receive(SerialApp_Taskid)AF_INCOMING_MS

40、G_CMDSerialApp_ProcessMSGCmdHalUARTWriteOsal_set_event(SerialApp_TaskID,SERIALAPP_RESP_EVT)SerialApp_Resp.、串口接納無線轉(zhuǎn)發(fā)流程圖如下：SerialApp_CallBackSerialApp_Send()HalUARTResdAF_DataResquest發(fā)送能否勝利？ 終了 YES Osal_Set_event(SerialApp_TaskID,SERIALAPP SEND EVT) NO .源代碼如下： #include ZComDef.h#include OSAL.h#include

41、 OSAL_Nv.h#include OnBoard.h#include ZMAC.h#ifndef NONWK#include AF.h#endif/* Hal */#include hal_lcd.h#include hal_led.h#include hal_adc.h#include hal_drivers.h#include hal_assert.h#include hal_flash.h#include stdio.h/ Maximun number of Vdd samples checked before go on#define MAX_VDD_SAMPLES /電壓檢測(cè)#d

42、efine ZMAIN_VDD_LIMIT HAL_ADC_VDD_LIMIT_ /正常電壓極限值extern bool HalAdcCheckVdd (uint limit); /設(shè)備啟動(dòng)前的芯片電壓檢測(cè)函數(shù)static void zmain_dev_info( void );static void zmain_ext_addr( void );static void zmain_vdd_check( void );#ifdef LCD_SUPPORTEDstatic void zmain_lcd_init( void );#endif/* * fn main * brief First f

43、unction called after startup. * return dont care */int main( void ) / Turn off interrupts osal_int_disable( INTS_ALL ); /封鎖一切中斷 EA=/ Initialization for board related stuff such as LEDs HAL_BOARD_INIT(); /初始化系統(tǒng)時(shí)鐘 、LED所運(yùn)用的IO等/ Make sure supply voltage is high enough to runzmain_vdd_check(); /檢測(cè)芯片電壓能否正

44、常/ Initialize board I/OInitBoard( OB_COLD ); /初始化LED的IO/ Initialze HAL driversHalDriverInit(); /初始化芯片各個(gè)硬件模塊包括LCD/ Initialize NV Systemosal_nv_init( NULL ); /初始化FLASH存儲(chǔ) / Initialize the MAC ZMacInit(); /初始化MAC層 / Determine the extended address zmain_ext_addr(); /構(gòu)成節(jié)點(diǎn)MAC地址/ Initialize basic NV items z

45、gInit(); /初始化一些非易失變量#ifndef NONWK/ Since the AF isnt a task, call its initialization routineafInit(); /初始化運(yùn)用框架層#endif/ Initialize the operating systemosal_init_system(); /初始化操作系統(tǒng) / Allow interruptsosal_int_enable( INTS_ALL ); /使能全部中斷/ Final board initializationInitBoard( OB_READY ); /初始化按鍵 / Display

46、 information about that devicezmain_dev_info(); /在液晶上顯示設(shè)備IEEE信息/* Display the device info on the LCD */#ifdef LCD_SUPPORTED zmain_lcd_init(); /在LCD上顯示該設(shè)備的信息#endif#ifdef WDT_IN_PM/* If WDT is used, that is a good place to enable it. */WatchDogEnable( WDTIMX );#endifosal_start_system(); / No Return fr

47、om herereturn ; / Shouldnt get here. /* * fn zmain_vdd_check * brief Check if the Vdd is OK to run the processor. * return Return if Vdd is ok; otherwise, flash LED, then reset */static void zmain_vdd_check( void ) /檢測(cè)設(shè)備電壓 uint vdd_passed_count = ; bool toggle = ; / Repeat getting the sample until n

48、umber of failures or successes hits MAX / then based on the count value, determine if the device is ready or not while ( vdd_passed_count MAX_VDD_SAMPLES ) /電壓正常情況下，檢查次 if ( HalAdcCheckVdd (ZMAIN_VDD_LIMIT) ) /設(shè)置電壓正常的極限值 并運(yùn)用AD檢測(cè)電壓 vdd_passed_count+; / Keep track # times Vdd passes in a row MicroWait

49、 (); / Wait ms to try again else vdd_passed_count = ; / Reset passed counter MicroWait (); / Wait ms MicroWait (); / Wait another ms to try again /* toggle LED and LED */ if (vdd_passed_count = ) if (toggle = !(toggle) HAL_TOGGLE_LED(); else HAL_TOGGLE_LED(); /* turn off LED */ HAL_TURN_OFF_LED(); H

50、AL_TURN_OFF_LED();/* * fn zmain_ext_addr * * brief Execute a prioritized search for a valid extended address and write the results * into the OSAL NV system for use by the *system. Temporary address not saved to NV. * input parameters * None. * output parameters * None. * return None.* */static void

51、 zmain_ext_addr(void) uint nullAddrZ_EXTADDR_LEN = xFF, xFF, xFF, xFF, xFF, xFF, xFF, xFF; uint writeNV = TRUE;/ First check whether a non-erased extended address exists in the OSAL NV. if (SUCCESS != osal_nv_item_init(ZCD_NV_EXTADDR, Z_EXTADDR_LEN, NULL) | (SUCCESS != osal_nv_read(ZCD_NV_EXTADDR, ,

52、 Z_EXTADDR_LEN, aExtendedAddress) | (osal_memcmp(aExtendedAddress, nullAddr, Z_EXTADDR_LEN) / Attempt to read the extended address from the location on the lock bits page/ where the programming tools know to reserve it. HalFlashRead(HAL_FLASH_IEEE_PAGE, HAL_FLASH_IEEE_OSET, aExtendedAddress, Z_EXTAD

53、DR_LEN); if (osal_memcmp(aExtendedAddress, nullAddr, Z_EXTADDR_LEN) / Attempt to read the extended address from the designated location in the Info Page. if(!osal_memcmp(uint *)(P_INFOPAGE+HAL_INFOP_IEEE_OSET), nullAddr, Z_EXTADDR_LEN) osal_memcpy(aExtendedAddress, (uint *)(P_INFOPAGE+HAL_INFOP_IEEE

54、_OSET), Z_EXTADDR_LEN); else / No valid extended address was found. uint idx; #if !defined ( NV_RESTORE ) writeNV = FALSE; / Make that a temporary IEEE address#endif/* Attempt to create a sufficiently random extended *address for expediency.* Note: that is only valid/legal in a test environment *and

55、 must never be used for a commercial product. */ for (idx = ; idx (Z_EXTADDR_LEN - );) uint randy = osal_rand(); aExtendedAddressidx+ = LO_UINT(randy); aExtendedAddressidx+ = HI_UINT(randy); / Next-to-MSB identifies ZigBee devicetype.#if ZG_BUILD_COORDINATOR_TYPE & !ZG_BUILD_JOINING_TYPE aExtendedAd

56、dressidx+ = x;#elif ZG_BUILD_RTRONLY_TYPE aExtendedAddressidx+ = x;#else aExtendedAddressidx+ = x;#endif / MSB has historical signficance. aExtendedAddressidx = xF; if (writeNV) (void)osal_nv_write(ZCD_NV_EXTADDR, , Z_EXTADDR_LEN, aExtendedAddress); / Set the MAC PIB extended address according to re

57、sults /from above. (void)ZMacSetReq(MAC_EXTENDED_ADDRESS, aExtendedAddress);/* * fn zmain_dev_info * brief that displays the IEEE (MSB to LSB) on the LCD. * input parameters * None. * output parameters * None. * return None.* */static void zmain_dev_info(void)#ifdef LCD_SUPPORTED uint i; uint *xad;

58、uint lcd_bufZ_EXTADDR_LEN*+; uint num; char s; / Display the extended address. xad = aExtendedAddress + Z_EXTADDR_LEN - ; for (i = ; i ) & xF; lcd_bufi+ = ch + ( ch ) ? : ); ch = *xad & xF; lcd_bufi+ = ch + ( ch ) ? : ); lcd_bufZ_EXTADDR_LEN* = ;/HalLcdWriteString( IEEE: , HAL_LCD_LINE_ );/HalLcdWri

59、teString(char*)lcd_buf,HAL_LCD_LINE_ );/ osal_nv_read(ZCD_NV_PANID, , , &zgConfigPANID); sprintf(s, (char*)%d%d%d%d%d , (UINT)(uint)zgConfigPANID/), (UINT)(uint)zgConfigPANID%/),(UINT)(uint)zgConfigPANID%/), (UINT)(uint)zgConfigPANID%/),(UINT)(uint)zgConfigPANID%); i = ; do if(si = ) si = ; num = ; else num = ; i+; while(num); GUI_SetColor(,);