无线传感器网络
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无线传感器网络
*如果一个无线局域网用于传感器的数据收集和监控，那么这个网络叫做无线传感器网络，无线传感器网络是无线局域网的一种具体应用。
·Zigbee
1.解释：无线设备之间的通信方式
2.作用：构建无线局域网
*例：互联网的构建中，以太网作为一种通信方式，将各个计算机连成一片局域网，而在无线传感器的通信中，Zigbee代替了以太网。
3.优缺点：无线设备之间的其他通信方式：蓝牙、wifi等
蓝牙：优：功耗低
缺：组件网络的节点数少
wifi：优：通信速率大
缺：功耗大
Zigbee：优：可以组建大规模网络、功耗低
缺：通信速率小
4.应用：家居、军事、农业、医疗等
5.实现原理：
/
·CC2530芯片简介
1.CC2530芯片只具有QFN40封装，即有40个接口（本该为41个，其中一个芯片背面的接地，所以不算）
2.工作电压范围是：2--3.6V（标准选择3.3V）
3.在40（41）个封装接口中，只要保证以下红圈内四个元件正常，便可以下载程序并运行：分别为接地端、电源正常、去耦电容、偏置电阻
/
·通用I/O接口简介
1.共有21个通用I/O，分为3组：P0/P1/P2
P0：P0_0--P0_7
P1：P1_0--P1_7
P2：P2_0--P2_4
在21个通用I/O中，只有P1_0和P1_1有20mA的输出驱动能力，其余的都只有4mA输出驱动能力
普通I/O口：负责LED灯等芯片上有的元件
片上外设：负责连接串口等芯片上没有的元件
寄存器：I/O接口的寄存器主要有3个：PxSEL、PxDIR、PxINP（x代表I/O接口的组别）
*复位后，默认都是0
PxSEL：8位，每一位都对应具体的I/O组中的相应的一位，决定它是普通I/O口还是片上外设；0：普通I/0口 1：片上外设
PxDIR：8位，每一位都对应具体的IO组中的相应的一位，决定它是输入还是输出；0：输入 1：输出
PxINP：8位，每一位都对应具体的IO组中的相应的一位，决定它是上拉，还是下拉，还是三态模式； 0：上拉/下拉 1：三态模式
具体的上拉还是下拉，有P2INP多出来的第5,6,7为决定：
P2INP第5位：0组
P2INP第6位：1组
P2INP第7位：2组
0：上拉 1：下拉
控制IO口的输入输出，只需控制IO口的SEL和DOIR寄存器
*例：
1.控制P1_0的输出配置：
（1）设置1组0位为普通IO口
代码：P1SEL &=0xFE
//1111 1110→FE,
因为默认各接口均为0，即普通IO口，所以该句可以不要
（2）设置1组0位为输出状态
代码：P1DIR |=0x01
//0000 0001→01
P1_0=0控制的灯的状态
代码：P1_0=0
若想要一直亮需要加一个死循环
代码：while(1);
2.控制P0_6的输入配置，P0_6的跳线帽控制灯
（1）设置0组6位为普通IO口
代码：P0SEL &=0xBF
//1011 1111
（2）设置0组6位为输入状态
代码：P1DIR &=0xBF
//1011 1111
设置0组6位为上拉
代码：P0INP &=0xBF
P2INP &=0xDF//1101 1111
由P0_6控制的跳线帽的状态控制某灯的状态（改灯需要配置状态）
代码：if(1==P0_6)
{//P0_6接高电平，即拔掉了接线帽（短接）
PX_X=0;
}
else
{//P0_6接低电平，即盖上了接线帽
PX_X=1;
}
*注：将某一位强行置0用&，将某一位强行置1用|
·外部中断
上升下降沿触发寄存器：PICTL
0：上升沿触发 1：下降沿触发
总中断寄存器：EA
0：禁用 1：使能
组中断位：PXIE
0：禁用 1：使能
引脚中断位：PXIEN
0：禁用 1：使能
组中断标志位：PXIF
引脚中断标志位：PXIFG
*例：设置P0_5为中断控制程序的步骤,灯的状态改变即可：
（1）初始化需要作为中断按键的IO接口为：普通IO口，上拉，输入
（2）初始化中断按键所需要控制的灯，若非灯则可忽略该步
（3）设总中断使能
代码：EA=1
（4）设0组中断使能
代码：P0IE=1
（5）设0组5位中断使能
代码：P0IEN |=0x20 //0010 0000
（6）设置中断为下降沿触发
代码：PICTL |=0x01//将P0组均设置为下降沿触发
（7）死循环
（8）中断配置成功，进入中断函数
#progma vector =P0INT_VECTOR
__interrupt void ny()
{
if(P0IFG & 0x20)//P0组的5位触发了外部中断
{
P1_0 ^=1;//异或操作，总是取反
}
P0IFG=0;//清中断标志位
P0IF=0;//清中断标志位
}
*注：若想用外部中断实现跑马灯，可将跑马灯函数在第（7）步while中实现，此时while的条件是flag的状态，flag的状态由中断函数改变，上述例子同样可以用次写法：
（7）flag=0;
while(1)
{
if(flag)
{
P1_0 =0;
}
if(!flag)
{
P1_0=1;
}
}
#pragma vector =P0INT_VECTOR
__interrupt void ny(void)
{
if(P0IFG & 0x20)
{
flag=!flag;
P0IFG=0;
}
P0IF=0;
}
中断标志位（PXIF、PXIFG）以及中断使能开关（PXIE、PXIEN）以及总中断控制EA的顺序尽量有小到大，会更严谨
该例中用到的PXIE、PXIEG均为位，是IEN1、IEN2寄存器中的位！
P0IE在IEN1寄存器的第5位
P1IE在EN2寄存器的第4位
P2IE在EN2寄存器的第1位
如果是P1组的中断按键（P2同理），需要在头文件中找到P1组的对应的名称，P1IE是错误的，EN2 |=0x10j相当于P1IE=1，因为在ioCC2530.h中，要是寄存器的地址可以被8整除，则定义了该寄存器的每一个位，而在IEN1寄存器的地址可以被8整除，IEN2的地址不能被8整除，所以IEN2的位并没有进行定义，所以不能用
·时钟
CC2530工作需要1个高频时钟信号和1个低频时钟信号
高频时钟信号：主要供给CPU，保证程序的正常运行
低频时钟信号：主要供给看门狗、睡眠定时等片上外设
高频时钟源：CC2530内部的16M RC电路
外接的32M石英晶振
低频时钟源：CC2530内部的32 K RC电路
外接的32.768K石英晶振
CC2530默认上电时，是内部两个RC电路作为高频时钟和低频时钟起作用，即当没有两个外接石英晶振时，程序照样可以下载运行
如果我们在用串口，尤其是无线通信时，必须用32M石英晶振作为高频时钟
高、低频时钟源的特点：
高频：两个高频时钟源可以同时起振产生高频时钟信号
低频：两个低频时钟源不能同时刻起振，起振的那一个时钟源必须供给CC2530
相关寄存器：SLEEPCMD、SLEEPSTA、CLKCONCMD、CLKCONSTA
SLEEPCMD寄存器：第2位为0：让两个高频时钟源都起振
第2位为1：让未供给CPU的时钟源关闭
SLEEPSTA寄存器：第6位为0：目标时钟源未稳定
第6位为1：目标时钟源稳定
CLKCONCMD寄存器：（1）低三位（Bit[2:0]）控制分频
000：32M HZ（不分频）
001：16M HZ（2分频）
010：8M HZ（4分频）
011：4M HZ（8分频）
100：2M HZ（16分频）
101：1M HZ（32分频）
110：500K HZ
111：250K HZ
（2）第6位设置系统主时钟（第6位默认值为1）：
0：32M为系统主时钟
1：16M为系统主时钟
CLKCONSTA寄存器：第6位为0：32M时钟源已经作为了系统主时钟
第6位为1：16M时钟源已经作为了系统主时钟
*注：CMD结尾的为命令寄存器、STA结尾的为状态寄存器
可以通过状态寄存器的值来判断当前时钟状态
*例：系统高频时钟源切换步骤：
让两个高频时钟源起振
代码：SLEEPCMD &=0xFB //1111 1011
等待目标时钟源振荡稳定（要等待，所以需要用循环判断当前是否稳定）
代码：while((SLEEPSTA & 0x40) ==0) ;//若未稳定死循环，稳定后跳出循环↓
延时大于63微秒
设置不分频输出
代码：CLKCONCMD &=0xF8 //1111 1000
选择目标时钟源为系统主时钟
代码：CLKCONCMD &=0xBF //1011 1111
等待目标时钟源成为当前系统工作的主时钟源（同理（2））
代码：while(CLKCONSTA &0xBF);//成为之后就要进行操作了
·串口
在用串口时，必须用32M石英晶振为时钟源
CC2530有两个串口 0、1
每个串口有两个位置：USART 0：TX、RX USART 1：TX、RX
USART 0：备用位置1：TX ---> P0_3、RX ---> P0_2
备用位置2：TX ---> P1_5 、RX ---> P1_4
USART 1：备用位置1：TX ---> P0_4、RX ---> P0_5
备用位置2：TX ---> P1_6、RX ---> P1_7
/
CC2530中有一个寄存器UXDBUF，该寄存器负责接收和发送数据缓存
UXCSR寄存器：
/
波特率：
/
/
*例：串口配置流程（发送字节）
（1）配置32M时钟，参考时钟篇
（2）中指定串口的IO位置（备用位置1）
代码：PERCFG &=0xFE//1111 1110选中串口0的备用位置1
（3）将相应的IO口配置为片上外设
代码：P0SEL |=0x0C //0000 1100
（4）8个数据位、1个停止位、无流控、无校验确立
代码：U0CSR |=0x0C（可不必深究）
（5）波特率（选择56700 bps）参照表
代码：U0GCR=10
U0BAUD=216
（6）开CPU中断，对应串口接收中断
代码：EA=1 //总中断使能
URX0IE=1 //串口接收中断使能
配置成功后，进入中断函数
代码：#pragma vector=URX0_VECTOR
__interrupt void ny(void)
{
URX0IF=0;//清空接收中断标志位(一旦接收到数据便会被自动置1)
ch=U0DBUF;//从串口接收寄存器中取出数据放在ch中
U0DBUF=ch;//将ch的数据给串口发送寄存器
while(UTX0IF==0);//发送成功后跳出循环
UTX0IF==0;//清空发送中断标志位
}
·组网
Zigbee无线通信时，需要高频的载波来提供发射效率
Zigbee模块之间要正常通信，要求接收方必须有和发送方同样频率的载波才可以
载波叫做信道（无线通信的通道）
在Zigbee无线通信中，每一个模块都有一个在该网络里唯一的2个字节的地址，这个地址叫做网络地址
Zigbee中的节点也叫做无线模块，节点之间相互可以通信的前提是，必须在同一个网络中
Zigbee中的节点按照功能划分，分为：协调器，路由器，终端，他们可以是一模一样的硬件，使他们划分为不同节点功能的，是他们下载的不同版本的代码。
这些节点成为协调器、路由器、终端的前提是必须在一个Zigbee无线局域网里，若没有入网，则不能称之为协调器、路由器、终端
下载了路由器、终端的代码的节点，上电后的第一件事就是寻找网络，请求加入，而下载了协调器代码的模块，上电后第一件事就是创建Zigbee网络。
判断一个Zigbee无线局域网是否创建成功的标准时：
确定了PANID（个域网ID）
确定了协调器的位置（永远是0x0000）
由9可知，任何一个Zigbee网络，第一个节点，一定是协调器，且一个网络里有且仅有一个协调器
协调器成功创建网络后，就是一个很普通的节点
任何一个Zigbee节点想要加入到网络，都需要一个介绍人，该介绍人为该节点的父节点，该介绍人可以是协调器和路由器，但不能为终端。
*例：下载了协调器代码的模块A
下载了路由器代码的模块B
下载了终端代码的模块C
当A成功创建网络后
下载了终端代码的模块C先入网 则：
A介绍C入网，A为C的父节点
A再介绍B入网，A为B的父节点
网络拓扑图为：
/
下载了路由器代码的模块B先入网，则有两种情况：
I：A介绍B入网，A为B的父节点
A介绍C入网，A为C的父节点
网络拓扑图为：
/
II：A介绍B入网，A为B父节点
B介绍C入网，B为C父节点
网络拓扑图为：
/
在上例中，C选择时，会选择信号强度更强的节点作为介绍人
在组网时，协调器、路由器、终端需要选择信道，在同一个信道时，路由器和终端的PANID如果与协调器创建的PANID相同，则入网成功。
代码：
选择信道：
/
PANID
I：当PANID为非0xFFFF时，协调器创建为该值的PANID，路由器和终端信道相同且值相同时入网
II：当PANID为0xFFFF时，协调器创建随机值的PANID，路由器和终端信道相同是，可以以随机值入网
15、当两个模块都下载协调器代码，且PANID均选择0xFFF8（非0xFFFF）时，则先上电的模块会建立PANID参数为0xFFF8的Zigbee网络，后上电的模块会创建0xFFF8+1，即0xFFF9的Zigbee网络
·通信（抓包）
组建了Zigbee网络后，网络中的节点可以相互通信，通信的方式有4种：
单某某
组播
广播
MAC地址通信
绑定
·协议栈的使用App层
在ZStack协议中，每个层执行不同的功能，每个层几乎都有一个任务，每个任务都有一个任务ID，如：
App层的任务ID的变量是：FirstApp_TaskID
Hal层的任务ID的变量是：Hal_TaskID
以Appc层例，程序首先会在初始化的时候将tsak_id通过初始化函数传参进来保存在任务ID的变量FirstApp_TaskID
FirstApp_TaskID所能处理的事件，在FirstApp_ProcessEvent( byte task_id, UINT16 events )函数中，函数中的每个if代表一个事件，if中的语句代表事件的内容：
//判断是否存在系统事件
if ( events & SYS_EVENT_MSG )
{
.........
while ( MSGpkt )
{
switch ( MSGpkt->hdr.event )
{
case KEY_CHANGE:
uint8 osal_set event(FirstApp_TaskID, FIRSTAPP_USER_LED_EVT)；
break;
default:
break;
}
.........
}
}
//用户自定义事件
if ( events & FIRSTAPP_USER_LED_EVT)
{
LED2_DDR |=0X03;
LED1_SBIT=0;
LED2_SBIT=1;
Delay(100000);
LED1_SBIT=1;
LED2_SBIT=0;
Delay(100000);
return (events ^ SYS_EVENT_MSG);
}
给任务添加事件时，需要给每个事件进行宏定义并取值，取值为两个字节16位，取值要求：十六位中，只能有一位为1，其余全部为0，即，16位的四个数字中，只能有一位的取值为8421中的一个值，其余三个数字必须全部为0，如：
#define SYS_EVENT _MSG 0x8000
#define FIRSTAPP_USER_LED_EVT 0x0004
#define SECOND_EVT 0x0008
App层默认了两个事件：系统事件SYS_EVENT_MSG，用户自定义事件
由4可知，因为任务事件定义的要求，导致每个任务最多只能处理16个事件，其中事件编号为0x8000的任务已经默认为系统任务，所以用户可以自己添加的任务仅有15个
当系统要处理的事件多于16个事件，任务处理不了，则引入“消息”
消息的用法：
首先需要给App层任务FirstApp_TaskID发送一个消息
然后调用设置任务事件函数uint8 osal_set_event(FirstApp_TaskID,SYS_EVENT_MSG)，意为任务FirstApp_TaskID处理SYS_EVENT_MSG事件
所以进入,SYS_EVENT_MSG事件后，判断引发进入该函数的消息是什么消息，由此有switch-case语句判断消息语句，不同的消息处理不同的事务类型，消息的类型可以自定义。
函数
uint8 osal_set_event(uint task_id,uint16 event_flag)//设置任务事件函数：
task_id：任务编号
event_flag：该任务要处理的事件
一般会在APP层初始化的时候将任务编号传参进来
uint8 osal_start_timerEX(uint taskID,uint16 event_id,uint16 timeout_value)：
taskID：任务编号
event_id：该任务要处理的事件
timeout_value：延时多少秒之后执行事件
·协议栈的运行OSAL层
App层有的任务有一个系统分配给他的唯一的编号叫做任务ID
任务处理事件，处理事件的代码都在一个叫做任务事件处理函数中
App层还有一个任务事件变量events，如果events和某个任务事件 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 应层的相应任务处理函数中
void osal_start_system( void )
{
for(;;)
{
uint8 idx = 0;
........
do {
if (tasksEvents[idx])
{
break;
}
} while (++idx < tasksCnt);
if (idx < tasksCnt)
{
uint16 events;
.........
events = (tasksArr[idx])( idx, events );
tasksEvents[idx]|=events;
H AL_EXIT_CRITICAL_SECTION(intState);
}
.........
·绑定
1、在终端设备向路由器发送时，无线数据包中一定包含：
发送模块的网络地址
发送模块的发送端点
接收模块的网络地址
接收模块的接收端点
接收模块的接收族
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