《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》課件5.1 CC2530基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn);5.2 通端口;5.3 外部中斷

第5章CC2530基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)CC2530（無(wú)線片上系統(tǒng)單片機(jī)）是用于IEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng)（SoC）解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530結(jié)合了領(lǐng)先的2.4GHz的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051單片機(jī)，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KBRAM和許多其他強(qiáng)大的功能。 根據(jù)芯片內(nèi)置閃存的不同容量，CC2530有四種不同的型號(hào)：CC2530F32/64/128/256，編號(hào)后綴分別代表具有32/64/128/256KB的閃存。CC2530具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短進(jìn)一步確保了低能源消耗。CC2530高性能、低功耗且具有代碼預(yù)取功能的8051微控制器內(nèi)核符合2.4-GHzIEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)良的無(wú)線接收靈敏度和抗干擾性能2.4GRF收發(fā)器?

低功耗寬電源電壓范圍（2V–3.6V）支持硬件調(diào)試支持精確的數(shù)字化RSSI/LQI和強(qiáng)大的5通道DMAIEEE802.5.4MAC定時(shí)器，通用定時(shí)器（一個(gè)16位定時(shí)器，一個(gè)8位定時(shí)器）具有IR發(fā)生電路具有捕獲功能的32-kHz睡眠定時(shí)器硬件支持CSMA/CA功能具有電池監(jiān)測(cè)功能和溫度傳感功能具有8路輸入和可配置分辨率的 12位ADC集成AES安全協(xié)處理器2 個(gè)支持多種串行通信協(xié)議的強(qiáng)大USART21個(gè)通用I/O引腳（19×4mA，2×20mA）看門(mén)狗定時(shí)器強(qiáng)大靈活的開(kāi)發(fā)工具CC2530芯片主要特性2.4-GHzIEEE802.15.4系統(tǒng)RF4CE遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)（需要大于64-KB閃存）ZigBee系統(tǒng)（需要256-KB閃存）家庭/樓宇自動(dòng)化照明系統(tǒng)工業(yè)控制和監(jiān)控低功耗無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)消費(fèi)型電子醫(yī)療保健CC2530的應(yīng)用領(lǐng)域CC2530大致可以分為四個(gè)部分：CPU和內(nèi)存相關(guān)的模塊、外設(shè)、時(shí)鐘和電源管理相關(guān)的模塊，以及無(wú)線電相關(guān)的模塊。CC2530概述CC253x芯片系列中使用的8051CPU內(nèi)核是一個(gè)單周期的8051兼容內(nèi)核。它有三種不同的內(nèi)存訪問(wèn)總線（SFR，DATA和CODE/XDATA），單周期訪問(wèn)SFR，DATA和主SRAM。它還包括一個(gè)調(diào)試接口和一個(gè)18輸入擴(kuò)展中斷單元。32/64/128/256KB閃存塊為設(shè)備提供了內(nèi)電路可編程的非易失性程序存儲(chǔ)器，映射到XDATA存儲(chǔ)空間。除了保存程序代碼和常量以外，非易失性存儲(chǔ)器允許應(yīng)用程序保存必須保留的數(shù)據(jù)，這樣設(shè)備重啟之后可以使用這些數(shù)據(jù)。使用這個(gè)功能，例如可以利用已經(jīng)保存的網(wǎng)絡(luò)具體數(shù)據(jù)，CC2530就不需要每次啟動(dòng)都需要經(jīng)歷網(wǎng)絡(luò)尋找和加入過(guò)程。

CPU和內(nèi)存調(diào)試接口執(zhí)行一個(gè)專(zhuān)有的兩線串行接口，用于內(nèi)電路調(diào)試。通過(guò)這個(gè)調(diào)試接口，可以執(zhí)行整個(gè)閃存存儲(chǔ)器的擦除、控制使能哪個(gè)振蕩器、停止和開(kāi)始執(zhí)行用戶程序、執(zhí)行8051內(nèi)核提供的指令、設(shè)置代碼斷點(diǎn)，以及內(nèi)核中全部指令的單步調(diào)試。使用這些技術(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。外設(shè)I/O控制器負(fù)責(zé)所有通用I/O引腳。CPU可以配置外設(shè)模塊是否控制某個(gè)引腳或它們是否受軟件控制，如果是的話，每個(gè)引腳配置為一個(gè)輸入還是輸出。CPU中斷可以分別在每個(gè)引腳上使能。每個(gè)連接到I/O引腳的外設(shè)可以選擇兩個(gè)不同的I/O引腳位置，以確保在不同應(yīng)用程序中的引腳的使用不發(fā)生沖突。外設(shè)系統(tǒng)可以使用一個(gè)多功能的五通道DMA控制器，使用XDATA存儲(chǔ)空間訪問(wèn)存儲(chǔ)器，因此能夠訪問(wèn)所有物理存儲(chǔ)器。每個(gè)通道（觸發(fā)器、優(yōu)先級(jí)、傳輸模式、尋址模式、源和目標(biāo)指針和傳輸計(jì)數(shù)）用DMA描述符在存儲(chǔ)器任何地方配置。許多硬件外設(shè)（AES內(nèi)核、閃存控制器、USART、定時(shí)器、ADC接口）通過(guò)使用DMA控制器在SFR或XREG地址和閃存/SRAM之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在獲得高效率操作的同時(shí)，大大減輕了內(nèi)核的負(fù)擔(dān)外設(shè)定時(shí)器1是一個(gè)16位定時(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)16位周期值，和五個(gè)各自可編程的計(jì)數(shù)器/捕獲通道，每個(gè)都有一個(gè)16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)生模式，定時(shí)器3的輸出是用最小的CPU干涉產(chǎn)生調(diào)制的IR信號(hào)。MAC定時(shí)器（定時(shí)器2）是專(zhuān)門(mén)為支持IEEE802.15.4MAC或軟件中其他時(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)器周期和一個(gè)8位溢出計(jì)數(shù)器，可以用于保持跟蹤已經(jīng)經(jīng)過(guò)的周期數(shù)。一個(gè)16位捕獲寄存器也用于記錄收到/發(fā)送一個(gè)幀開(kāi)始界定符的精確時(shí)間，或傳輸結(jié)束的精確時(shí)間，還有一個(gè)16位輸出比較寄存器可以在具體時(shí)間產(chǎn)生不同的選通命令（開(kāi)始RX，開(kāi)始TX，等等）到無(wú)線模塊。定時(shí)器3和定時(shí)器4是8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)可編程的計(jì)數(shù)器通道，具有一個(gè)8位的比較值。定時(shí)器3和定時(shí)器4計(jì)數(shù)器通道經(jīng)常用作輸出PWM。睡眠定時(shí)器是一個(gè)超低功耗的定時(shí)器，在除了供電模式3的所有工作模式下不斷運(yùn)行。定時(shí)器的典型應(yīng)用是作為實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器，或作為一個(gè)喚醒定時(shí)器跳出供電模式1或2。外設(shè)ADC支持7到12位的分辨率，分別在30kHz或4kHz的帶寬。DC和音頻轉(zhuǎn)換可以使用高達(dá)八個(gè)輸入通道。輸入可以選擇作為單端輸入或差分輸入。參考電壓可以是內(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)溫度傳感輸入通道來(lái)測(cè)量?jī)?nèi)部溫度。ADC可以自動(dòng)執(zhí)行定期抽樣或轉(zhuǎn)換通道序列的程序。外設(shè)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器使用一個(gè)16位LFSR來(lái)產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)，這可以被CPU讀取或由選通命令處理器直接使用。例如隨機(jī)數(shù)可以用作產(chǎn)生隨機(jī)密鑰，用于安全。AES加密/解密內(nèi)核允許用戶使用帶有128位密鑰的AES算法加密和解密數(shù)據(jù)。這一內(nèi)核能夠支持IEEE802.15.4MAC安全、ZigBee網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層要求的AES操作。一個(gè)內(nèi)置的看門(mén)狗允許CC2530在固掛起的情況下復(fù)位自身。當(dāng)看門(mén)狗定時(shí)器由軟件使能，它必須定期清除；否則，當(dāng)它超時(shí)就復(fù)位它就復(fù)位設(shè)備?；蛘咚梢耘渲糜米饕粋€(gè)通用32kHz定時(shí)器。外設(shè)USART0和USART1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提供了雙緩沖，以及硬件流控制，因此非常適合于高吞吐量的全雙工應(yīng)用。每個(gè)都有自己的高精度波特率發(fā)生器，因此可以使普通定時(shí)器空閑出來(lái)用作其他用途。外設(shè)CC2530具有一個(gè)IEEE802.15.4兼容無(wú)線收發(fā)器。RF內(nèi)核控制模擬無(wú)線模塊。另外，它提供了MCU和無(wú)線設(shè)備之間的一個(gè)接口，這使得可以發(fā)出命令，讀取狀態(tài)，自動(dòng)操作和確定無(wú)線設(shè)備事件的順序。無(wú)線設(shè)備還包括一個(gè)數(shù)據(jù)包過(guò)濾和地址識(shí)別模塊。無(wú)線設(shè)備

通用I/O端口CC2530有21個(gè)數(shù)字I/O引腳，可以配置為通用數(shù)字I/O引腳或外設(shè)I/O引腳(即配置為用于CC2530內(nèi)部ADC、定時(shí)器或USART的I/O引腳)。這些I/O引腳的用途可以通過(guò)一系列寄存器配置，由用戶軟件加以實(shí)現(xiàn)。這些I/O引腳具備如下重要特性：

21個(gè)數(shù)字I/O引腳可以配置為通用 I/O引腳或外部設(shè)備I/O引腳 輸入口具備上拉或下拉能力具有外部中斷能力，21 個(gè)I/O引腳都可以用作于外部中斷源輸入口，外部中斷可以將CC2530從睡眠模式中喚醒通用I/O端口簡(jiǎn)介當(dāng)用作通用I/O端口時(shí)，引腳可以組成3個(gè)8位口，定義為P0、P1和P2。P0和P1為八位，P2為5位，共21個(gè)I/O口，所有端口可以實(shí)現(xiàn)位尋址。所有的端口均可以通過(guò)SFR寄存器P0、P1和P2位尋址和字節(jié)尋址。每個(gè)端口引腳都可以單獨(dú)設(shè)置為通用I/O端口或外部設(shè)備I/O端口。通用I/O端口簡(jiǎn)介（1）寄存器PxSEL，其中x為端口的標(biāo)號(hào)0~2，用來(lái)設(shè)置端口的每個(gè)引腳為通用I/O或者是外部設(shè)備I/O。作為缺省的情況，每當(dāng)復(fù)位之后，所有的數(shù)字輸入/輸出引腳都設(shè)置為通用輸入引腳。（2）寄存器PxDIR來(lái)設(shè)置每個(gè)端口引腳為輸入或輸出。只要設(shè)置PxDIR中的指定位為1，其對(duì)應(yīng)的引腳就被設(shè)置為輸出了，寄存器P0DIR如表5-2。（3）寄存器PxINP用來(lái)在通用I/O端口用作輸入時(shí)將其設(shè)置為上拉、下拉或三態(tài)操作模式。作為缺省的情況，復(fù)位之后，所有的端口均設(shè)置為帶上拉的輸入。要取消輸入的上拉或下拉功能，就要將PxINP中的對(duì)應(yīng)位設(shè)置為1。I/O端口引腳P1_0和P1_1即使外設(shè)功能是輸入，也沒(méi)有上拉/下拉功能。通用I/O端口相關(guān)寄存器（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模壕幊虒?shí)現(xiàn)點(diǎn)亮實(shí)驗(yàn)板上的發(fā)光二極管LED1和LED2，掌握通用I/O端口輸出的方法。（2）電路分析實(shí)驗(yàn)1：點(diǎn)亮led點(diǎn)亮LED1和LED2，需要將P1_1和P1_7設(shè)為1程序流程圖5.3外部中斷CC2530有18個(gè)中斷源。每個(gè)中斷源都有它自己的、位于一系列寄存器中的中斷請(qǐng)求標(biāo)志。每個(gè)中斷可以分別使能或禁用。中斷概述每個(gè)中斷請(qǐng)求可以通過(guò)設(shè)置中斷使能寄存器IEN0，IEN1或者IEN2的中斷使能位使能或禁止。某些外部設(shè)備會(huì)因?yàn)槿舾芍袛嗍录a(chǎn)生中斷請(qǐng)求。這些中斷請(qǐng)求可以作用于P0端口、P1端口、P2端口、DMA、計(jì)數(shù)器或者RF上。對(duì)于每個(gè)內(nèi)部中斷源對(duì)應(yīng)的特殊功能寄存器，這些外部設(shè)備都有中斷屏蔽位。中斷屏蔽中斷使能的步驟（1）使用IEN0中IEN0.EA位為1，開(kāi)中斷（2）設(shè)置寄存器IEN0、IEN1和IEN2中相應(yīng)中斷使能位為1（3）如果需要，則設(shè)置P0

、P1、P2各引腳對(duì)應(yīng)的各中斷使能位為1（4）最后在寄存器PICTL中設(shè)置中斷是上升沿還是下降沿觸發(fā)中斷發(fā)生時(shí)，無(wú)論該中斷使能或禁止，CPU都會(huì)在中斷標(biāo)志寄存器中設(shè)置中斷標(biāo)志位，在程序中可以通過(guò)中斷標(biāo)志位來(lái)判斷是否發(fā)生了相應(yīng)的中斷。如果當(dāng)設(shè)置中斷標(biāo)志時(shí)中斷使能，那么在下一個(gè)指令周期，由硬件強(qiáng)行產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)調(diào)用指令LCALL