1、 学院名称： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 2012 年 3 月JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY通 信 新 技 术 综 合 训 练 报 告通信新技术综合训练报告目 录实验一 Jennic-WSN 开发环境 .1实验二 GPIO 及 LCD 使用实验 .4实验三 简单点对点无线通信实验 .8实验四 两个 EndDevice 之间的无线通信实验 .14实验五 DIO 中断实验 .18实验六 定时器实验 .23实验七 UART 实验 .27实验八 ADC 及数据采集实验 .32实验九 休眠和掉电保护实验 .38心得体会 .44附
2、录 .45通信新技术综合训练报告第 1 页，共 84 页实验一 Jennic-WSN 开发环境一、实验内容1. 熟悉基于 JN5139 芯片所开发的一系列开发板及外围部件；2. 了解 zigbee 系统；3. 掌握软件的安装与调试；4. 熟悉常用 API 接口函数。二、实验原理1JN5139 最小系统及外围部件基于 JN5139 芯片所设计的最小系统。SPISSZ 与SPISSM 连接，SPISWP接高电平，JN5139 上电自动复位或按键复位，SPIMISO 为编程控制端，与复位按键配合使用，经DIO6、DIO7 实现程序BIN 文件的下载。JN5139 模块提供如下外围部件功能：5 个主S
3、PI 选择口；2 个UART 串口；2 个带捕获/比较功能的可编程定时器/计数器；2 个可编程睡眠定时器和1 个滴答定时器；两线串口（兼容 SMbus 和 I2C）；从SPI 接口（与数据I/O 共享）；21 个数据I/O 口（与UART 串口、定时器及SPI 选择复用）；4 通道12 位100kbps 模数转换输入；2 个11 位数模转换输入；2 个可编程模拟比较输入；内部温度传感及电压监控。2. 开发板基于 JN5139 芯片所设计的 WSN 开发板，其部件如下：U1: JN5139系列Zigbee模块； U2: 板载光照度传感器； U3: 板载温湿度一体传感器； J3: 外供电（5VDC
4、）接口；Swith: 供电开关； J7: 编程与运行状态选择，左跳并给传感器板加电，则进入可编程状态，或者在加电的情况下，按住 RESET 按钮，左跳 J7，然后放开 RESET 按钮，再右跳 J7，也可进入可编程状态，退出可编程状态，只需要按一下 RESET 按钮即可；J8: Flash写保护跳选，编程与运行都跳选到RUN(右跳)； DB9: RS232编程接口； UART0: 串口0； JP6: 模块所有管脚的引出排线； LCD: 液晶接口； 通信新技术综合训练报告 实验一 Jennic-WSN 开发环境第 2 页，共 84 页Power: 电源指示灯； REST: 复位按键； LED3,
5、LED2,LED1,LED0：可编程LED，分别对应DIO19、DIO18、DIO17、DIO16； SW3,SW2,SW1,SW0：可编程按键，分别对应DIO20、DIO11、DIO10、DIO9； GND: 地。 3. 软件的安装与调试（1）建立开发环境在光盘中找到software 文件夹下的JN-SW-4031-SDK-Toolchain-v1.1.exe文件（或者在Jennic公司网站上获得该文件）并运行。在安装过程中，最简单的方法是按默认设置安装。（2）编写程序代码并进行下载与调试 编写代码完成后，可按Ctrl+F9 快捷键或选择主菜单Build下的Build子菜单或点击图标建立可执
6、行二进制代码文件。 若工程编译（Build）成功，则可在C:JenniccygwinjennicSDKApplicationtestJN5139_ BuildRelease目录下生成test.bin文件。否则，出错信息会显示在信息窗口中，根据出错信息调试程序。Jennic JN51xx Flash可编程器是用来将编译好的二进制代码文件（*.bin ）下载到JN51xx模块中的Flash芯片的代码下载工具，它通过串行总线与JN51xx模块相连。Jennic JN51xx Flash可编程器的用户界面如图1-18所示，它可以将* .bin文件下载到目标板或模块中，下载步骤如下： a用串口线连接 P
7、C机和目标板或模块。b运行Flash可编程器，选择PC 机与目标板相连的串行通讯端口。c将目标板上的 J7跳线至编程（左侧）状态，给目标板上电，按一下RESET按钮后释放，再恢复J7跳线至右侧。d在图1-18所示的Flash可编程界面上点击Browse按钮（图中处）查找并选择要下载的目标文件。e选择好目标文件后，点击Progrm按钮（图中处）开始下载。在下载的过程中会显示一个下载的进度条，如图1-19所示。当下载完成后，将显示下载成功或错误，如图1-20所示下载成功对话框。如果遇到错误，请尝试重新下载。f成功下载后，关掉Flash可编程器再给目标板或模块上电、或按Reset按钮，则刚下载的代码
8、自动运行。4. 常用API接口函数介绍 （1）应用程序初始化函数如下：AppColdStart( ) 应用程序的入口，相当于标准 C 中的 main 函数，结点上电后将从这里开始执行应用程序。该函数需要完成以下功能：1. 通过设置函数中的参数值来设置信道号（JZS_sConfig.u32Channel）和 PAN ID(JZS_sConfig.u16PanId); 2. 调用函数 JZS_u32InitSystem(TRUE)来初始化 ZigBee 协议栈；3. 调用函数vInit( )对用户的应用进程进行初始化，包括初始化按钮动作和程序变量，设定绑定等操作；4. 调用 bBosRun(TRU
9、E)来启动操作系统 BOS。用户可根据具体的应用设计该函数。AppWarmStart( ) 通信新技术综合训练报告 实验一 Jennic-WSN 开发环境第 3 页，共 84 页结点从内存供电的休眠模式唤醒的时候将进入这个函数。启动后所有的内存数据都没有丢失。如果设备不需要休眠唤醒功能，这个函数可以为空。用户可根据具体的应用设计该函数。一般情况下，该函数会调用AppColdStart( )重新启动设备。（2）应用程序调用协议栈的函数如下：JZS_u32InitSystem( ) 初始化 Jennic ZigBee 协议栈。JZS_vStartStack ( ) 设备将作为 Coordinato
10、r、Router 或者 End Device 启动。如果是Coordinator 将启动网络，如果是 Router 或者 End Device 将加入网络。JZS_vStartNetwork ( ) 手动控制 Coordinate 网络启动，相对于自动网络启动，使用该功能，需要设置 JZS_sConfig.bAutoJoin=FALSE.该函数执行后，返回的协议栈事件为 JZS_EVENT_NWK_STARTED JZS_EVENT_FAILED_TO_START_NETWORK 。vAppSaveContexts ( ) 保存网络参数以及用户的数据，如果你的应用是固定点的话，建议你进行网络参
11、数的保存。u16AppGetContextSize ( ) 用来获取保存的网络参数以及用户数据的尺寸。vAppGetContexts ( ) 读取保存的网络参数的内容。（3）协议栈调用应用函数的函数如下：JZA_boAppStart( ) 让用户可以在协议栈启动前定义 endpoint 的 descriptor，通常开发人员应该在这个函数中调用 JZS_vStartStack 启动协议栈。JZA_vStartEvent( ) 协议栈将通过这个函数反馈网络层的一些网络事件，比如网络启动成功、结点加入成功或者数据发送完成等。JZA_vPeripheralEvent( ) 该函数主要用来处理外部的硬
12、件中断，比如按钮、定时器、UART 等。JZA_vAppEventHandler( ) BOS 周期性地调用该函数处理硬件中断。用户可以利用它进行网络状态的判断和按钮的检查等，也可以在这个函数中，写入自己的应用程序。在设计该函数时，要尽可能地使其运行时间短，以便 BOS 调度其他活动事件。JZA_vAppDefineTasks( ) 该函数用于向 BOS 注册自己的用户任务，一般很少使用该函数。JZA_bAfMsgObject( ) 收到其他结点发送来的 MSG 帧的处理函数。 通信新技术综合训练报告第 4 页，共 84 页实验二 GPIO 及 LCD 使用实验一、实验内容1运用基本 GPIO
13、 函数设计一个程序，分别通过各按键切换对应 LED 亮/灭状态。2设计一个程序，实现 LED 自动闪烁，周期为 1 秒。3设计一个程序，按下按键 SW0，LCD 显示数据加 1；按下按键 SW1，LCD显示数据减 1。二、实验原理1. GPIO 使用 Jennic 的模块具有 21 路通用的 GPIO，可以通过软件的方式进行设置，这些 GPIO 口和其他的外围接口是共用的。其共用关系如表 2-1 所示： 表 2-1：IO 口和其他的外围接口共用关系 DIO 引脚 共用关系DIO0 SPI 从选择 1 (输出)DIO1 SPI 从选择 2 (输出)DIO2 SPI 从选择 3 (输出)DIO3
14、SPI 从选择 4 (输出)DIO4- DIO7 UART0DIO8- DIO10 Timer0DIO11- DIO13 Timer1DIO14- DIO15 Serial interfaceDIO16 IP data inDIO17- DIO20 UART1常用函数：（1）对于GPIO的操作首先需要调用vAHI_DioSetDirection来进行GPIO输入输出方向的设置。该函数的原型如下：PUBLIC void vAHI_DioSetDirection(uint32 u32Inputs,uint32 u32Outputs);这里u32Inputs和u32Outputs是设置GPIO输入和
15、输出地 mask码。（2）对于GPIO的输出操作比较简单，通过调用如下原型函数：PUBLIC void vAHI_DioSetOutput(uint32 u32On,uint32 u32Off);这里u32On和u32Off 分别是设置GPIO输出高、低电平的掩码。（3）对于GPIO的输入操作，通常调用如下原型函数：PUBLIC uint32 u32AHI_DioReadInput(void);返回值对应每个输入DIO的高低电平。2LED使用LED 驱动库文件提供了 LED 的控制方法，在 LedControl.h 中宏定义了相应功能函数。对于LED的操作，首先要调用初始化函数vLedInit
16、Ffd()初始化FFD 开发板上通信新技术综合训练报告 实验二 GPIO 及 LCD 使用实验第 5 页，共 84 页的四个LED，然后调用函数vLedControl(LED,ON)控制相应LED 点亮或熄灭。相应函数原型如下：PUBLIC void vLedInitFfd(void)；PUBLIC void vLedControl(uint8 u8Led,bool_t bOn)；3按键使用按键驱动库文件提供了按键的控制方法，在Button.h中宏定义了相应功能函数。对于按键的操作，首先要调用初始化函数vButtonInitFfd()初始化FFD开发板上的四个按键，然后调用函数u8Button
17、ReadFfd() 读取相应按键的状态。相应函数原型如下：PUBLIC void vButtonInitFfd(void);PUBLIC uint8 u8ButtonReadFfd(void);4LCD使用LCD驱动库文件库提供了液晶的驱动方法，在Lcd_JM12864_Driver.h中提供了相应功能的原型函数。5BOS定时器的使用为了消除按钮抖动对控制器的影响，本实验设置的一个读取按钮的标志变量NextReadStart，若其值为 TRUE且有按下按钮SW 的操作，则设置其为FALSE，并利用 BOS的定时器函数bBosCreateTimer() 定时，500ms 后再次设置NextRea
18、dStart为真。通过关这种方法可有效地消除按钮抖动的影响。bBosCreateTimer()函数是一个处理软件定时器的 BOS API函数，调用该函数可由BOS 创建一个软件定时器，该定时器要利用内部硬件滴答定时器(tick timer)来实现。当定时时间到，立即调用由bBosCreateTimer()指定的定时处理程序。6协议栈事件函数JZA_vStackEvent()是一个协议栈调用应用程序的函数（回调函数）。它的主要功能是处理来自于协议栈底层的各种事件，比如，APS层数据传输确认。用户通过该函数可以处理来自于AF和ZDP层的事件。该函数的原型为：PUBLIC void JZA_vSta
19、ckEvent(teJZS_EventIdentifier eEventId,tuJZS_StackEvent *puStackEvent);其中参数eEventId表示事件的类型，参数puStackEvent表示有关发生事件的补充信息。7周期性调用函数网络启动后，每隔一定时间，BOS就会调用JZA_vAppEventHandler()函数一次，该函数专门来处理硬件中断，用户可以在该函数中添加用于网络状态判断、按钮检查等检测中断事件的程序代码，也可以添加用于发送数据的程序代码等。本实验利用该函数检查是否按下SW按钮。三、软件设计1运用基本 GPIO 函数设计一个程序，分别通过各按键切换对应 L
20、ED 亮/灭状态。程序首先执行 AppColdStart()函数，自动寻找最安静的信道，然后调用vInit()函数，初始化系统、 LED、按键和协议栈，并且启动 BOS 定时时钟，其后判断网络是否启动成功，若启动成功，则硬件上的标志位 LED0 灭，网络启动成功后就开始读取按键值，并执行相应的按键控制 LED 亮灭的子程序，主程序流程图如下图所示：通信新技术综合训练报告 实验二 GPIO 及 LCD 使用实验第 6 页，共 84 页开始系统 、 L E D 、 按键初始化N读取按键值Y网络是否启动成功调用按键控制 L E D 子程序2设计一个程序，实现 LED 自动闪烁，周期为 1 秒。程序首
21、先执行AppColdStart()函数，自动寻找最安静的信道，然后调用vInit()函数，初始化系统、LED、按键和协议栈，并且启动BOS 定时时钟，其后判断网络是否启动成功，若启动成功，则硬件上的标志位LED0灭，网络启动成功后就调用vAppTickLED()函数，定时为1s，定时时间一到，循环执行vAppTickLED()函数，通过定义一个变量LED ，LED 循环变化，利用vLedControl(LED,TRUE)，实现 LED的流水灯显示。主程序流程图如下图所示：开始系统 、 L E D 、 按键初始化N调用 v A p p T i c k L E D ( ) 函数 ，实现 L E D
22、 自动闪烁Y网络是否启动成功3设计一个程序，按下按键 SW0，LCD 显示数据加 1；按下按键 SW1，LCD显示数据减 1。 程序首先执行 AppColdStart()函数，自动寻找最安静的信道，然后调用vInit()函数，初始化系统、 LED、按键和协议栈，并且启动 BOS 定时时钟，其后判断网络是否启动成功，若启动成功，则硬件上的标志位 LED0 灭，网络启动成功后调用 JZA_vAppEventHandler()函数读取按键值，若有键按下，调用按键子程序 vProcessSplashKeyPress( )，执行 case 语句：按键 0，对液晶显示的数进行加 1；按键 1，对液晶显示的
23、数进行减 1。主程序流程图如下图所示：开始系统 、 L E D 、 按键初始化N读取按键的值Y网络是否启动成功调用按键控制 L C D 显示程序 ， 实现显示 + 1 或 - 1通信新技术综合训练报告 实验二 GPIO 及 LCD 使用实验第 7 页，共 84 页四、实验结果与分析1. 实验一中分别按下按键 SW0SW3，相应的 LED0LED3 能够改变当前的状态，按动一下亮、按动一下灭，实现了按键控制 LED 灯的亮灭；2. 实验二中实现 LED 的自动闪烁，实际实验中实现的是 4 个 LED 灯依次闪烁，及以流水灯的形式显示，每两个灯之间的切换时间为 1s；3. 实验三中实现了 LCD
24、的显示，并通过按键控制相应的显示为加 1 还是减 1，按下 SW0，数值加 1，按下 SW1，数值减 1，LCD 上显示的初始值为000，加满后为 255。五、存在问题和解决方法1. 在完成实验二时，题目要求周期为 1s，设计成流水灯的形式，其周期为1s 代表的含义应该是四个 LED 灯依次点亮的时间为 1s，而不是每个灯点亮的间隔为 1s，所以通过改变延时来解决此问题，因此，在阅读题目的时候需要仔细阅读题目要求，弄清题意。2. 在完成实验三时，LCD 刚开始的时候不能显示，但是通过检测 LED 的亮灭可以知道，程序已经执行，可以看出，LCD 的显示程序存在一些问题，通过仔细研究，发现 LCD
25、 显示部分有所漏缺，修改后 LCD 正常显示。通信新技术综合训练报告第 8 页，共 84 页实验三 简单点对点无线通信实验一、实验内容1. 分别为 Coordinator和EndDevice设计一个程序，分别用按键控制切换对方对应LED亮/灭状态。如Coordinator 的SW3控制EndDevice 的LED3，EndDevice的SW0控制Coordinator 的LED0。2. 分别为Coordinator和EndDevice设计一个程序，其功能为：按下Coordinator的 SW0，某变量 X（初始值0）显示在LCD上，同时将X 发送给EndDevice，EndDevice收到该数
26、据后进行数据处理（加 1），等待1秒后再将其发送给Coordinator ，Coordinator收到后将该值赋予 X并显示在LCD上，同时再次发送给EndDevice，如此重复运行。二、实验原理1. 获得16位短地址的方法 Coordinator的 16位短地址固定为 0x0000，而EndDevice的16位短地址是由Coordinator动态分配的。EndDevice 可直接使用短地址 0x0000与Coordinator通信，而Coordinator 与EndDevice通信时，Coordinator必须使用EndDevice的短地址。在应用程序中，Coordinator获得EndDe
27、vice 短地址的方法比较简单，每当有新的结点加入到网络时，Coordinator协议栈就会调用处理协议栈低层的回调函数 JZA_vStackEvent(teJZS_EventIdentifier eEventId, tuJZS_StackEvent *puStackEvent)，参数puStackEvent是一个指向栈事件 tuJZS_StackEvent类型的指针，通过该参数即可获得新加入结点的16位短地址。下面的JZA_vStackEvent()函数的代码中给出了获取16位短地址DstAddress的具体方法。 if (eEventId = JZS_EVENT_NEW_NODE_HAS_
28、JOINED) DstAddress = puStackEvent-sNewNodeEvent.u16ShortAddr; 2. 数据格式 ZigBee2004支持KVP 键值对和 MSG消息帧两种类型数据格式。KVP是ZigBee2004协议中规定的一种特殊的数据传输机制，通过一种规定来标准化数据传输格式和内容，主要用于传输较简单的变量值格式；MSG是ZigBee 协议中规定的另一种数据传输机制，这种机制在数据传输格式和内容上并不做更多的规定，主要用于专用的数据流或文件数据等数据量较大的情况。由于在ZigBee2006及以后的版本中不再支持KVP格式的数据包，因此，在本实验中，仅使用MSG 消息帧进行数据的传输。 在Jennic ZigBee应用程序中，通常使用协议栈提供的afdeDataRequest( )函数发送数据帧。当一个结点收到来自其他结点的MSG 帧时，协议栈就会调用回调函数JZA_bAfMsgObject( ) 对接收的MSG 帧进行处理。在数据收发过程中，发送和接收设备双方都需要知道事件的数据格式，才能正确处理信息。 3. 创建和发送数据请求函数afdeDataRequest( )
