安徽工业大学WSN无线传感器网络实验报告汇编.docx

1、安徽工业大学WSN无线传感器网络实验报告汇编 无线传感器网络实验报告指导教师：卫琳娜班级：物联网131班实验箱序号：3,13等组员姓名学号：程少锋（注：报告中有部分实验截图）实验日期：2016年4月28日3,4节实验一、软硬件平台使用1感知 RF2 实验箱-WSN 系统结构该系统根据不同的情况可以由一台计算机，一套网关，一个或多个网络节点组成。系统大小只受 PC 软件观测数量，路由深度，网络最大负载量限制。感知 RF2 实验箱无线传感器实验平台内配置 ZigBee2007/PRO 协议栈在没有进行网络拓补修改之前支持 5 级路由，31101 个网络节点。传感器网络系统结构图如下图所示。2感知

2、RF2 实验箱-WSN 系统工作流程基于ZigBee2007/PRO 协议栈无线网络，在网络设备安装过程，架设过程中自动完成。完成网络的架设后用户便可以由 PC 机发出命令读取网络中任何设备上挂接的传感器的数据，以及测试其电压。3感知 RF2 实验箱-WSN 硬件介绍 感知 RF2 物联网实验箱的无线传感器网络开发平台主要硬件包括：C51RF-CC2530-WSN 仿真器、ZigBee 无线高频模块、节点底板、传感器模块以及其它配套线缆等。 网关节点由节点底板+ZigBee 无线高频模块组成。 传感器节点由节点底板+ZigBee 无线高频模块组成+传感器模块组成。 路由节点硬件组成与传感器节点

3、相同，软件实现功能不同。4实验目的：熟悉实验平台前期架构，便于后面程序的烧写。5实验步骤：1安装必要软件（实际实验室中软件已经下载安装完毕，只要通过仿真器C51RF-3进行程序在线下载、调试、仿真即可）1)在实验室机器E盘的无线龙实验箱相关资料/无线传感器实验资料201604中安装 ZigBee 开发集成环境 IAR7.51A，详细请参考“C51RF-CC2530-WSN 使用说明书”目录下的“IAR 安装与使用”。2)安装传感器网络 PC 显示软件环境，软件位于“C51RF-CC2530-WSN 开发软件C51RF-CC2530-WSN 监控软件”目录下的“Framework Version

4、 2.0.exe”3)安装网关与计算机 USB 连接驱动，驱动位于“C51RF-CC2530-WSN 开发软件”目录下的“CP2102”。4)安装 ZigBee 开发辅助软件，软件位于“C51RF-CC2530-WSN 开发软件”目录下的(程序 下 载 软 件 ) “ Setup_SmartRF04Progr_1.3.0.exe ” 与 ( 物 理 地 址 读 写 工 具 软 件 )“Setup_IEEE_Address_Prog_1.0.0.exe”。5)安装其它辅助开发软件，如位于“C51RF-CC2530-WSN 开发软件”目录下的“串口调试助手.exe”。或且其它用户以为对开发有帮助的

5、软件。（这里串口调试助手已经在桌面创建了快捷方式）2安装 CP2102 驱动为方便无线传感网络与计算机进行通信，网关使用 USB 转换芯片CP2101，因此需要安装 CP2102 驱动。安装网关与计算机连接驱动 CP2102，在配套光盘“CP2102”目录下点击“Setup.exe”安装。3物理地址修改/程序下载软件（在Zigbee加入网络实验中需要）4IAR 软件安装5Framework Version 2.0 安装程序下载（重要）1)按上述(硬件平台组装及设置)步骤 1-3 连接硬件。2)按上述(安装必要软件)步骤安装软件。3)把“C51RF-CC2530-WSN 演示程序C51RF-CC

6、2530-WSN 无线传感器网络演示程序”内文件夹“Texas Instruments”复制至 IAR 安装盘根目录(如 C：)下，或者在E盘中直接打开。4) 使 用 IAR 7.51A 在 如 下 路 径 打 开 工 程 文 件 。“ C:Texas InstrumentsZStack-CC2530-2.2.0-1.3.0ProjectszstackSamplesSampleAppCC2530DB”打开工程文件节点测试确定各程序成功下载至各节点，并修改物理地址使其各不相同。把下载CoordinatorEB-Pro 程序的ZigBee模块安插到节点底板上当作网关使用，网关通过 USB 连接线把

7、计算机与网关连接起来。一会儿，网关节点即建立 ZigBee 无线传感网，液晶显示为“COORD”，等待传感节点的加入。把下载 RouterEB-Pro 或 EndDeviceEB-Pro 程序的 ZigBee 模块安插到节点底板，并把 1个传感器模块安插到节点底上。【6】实验中遇到的困难和解决办法：开始实验时程序不能运行是因为没有通过仿真器将电脑与实验箱相连接。【7】实验总结：做实验前要仔细观察实验指导书的步骤，实验平台前期准备必须要精准，这样可以节约后期实验时间，避免原理上的不熟悉，比如后期实验中修改物理地址等。实验二、GPIO输入输出实验1控制 LED 灯闪烁【实验目的】了解CC2530的

8、GPIO结构和配置原理及如何通过程序控制CC2530的GPIO驱动外部设备如：LED灯。【实验设备】实验设备数量备注CC2530多传感器节点底板1支持CC2530工作的底板CC2530 节点模块1无线 SOCUSB 线1连接仿真器C51RF-3 仿真器1程序下载调试用【实验内容】本例以LED灯为外设，用CC2530控制简单外设，将I/O设置为输出，实验现象LED闪烁。实验中操作了的寄存器有 P1，P1DIR，没有设置而是取默认值的寄存器有：P1SEL，P1INP。GPIO输出控制对象为CC2530模块上的红色和蓝色 LED，分别接在 CC2530芯片的 P1.0 和 P1.1 脚上。输出置位为

9、 0 时 LED 灯点亮，置位为 1 时 LED 灯熄灭。【实验步骤】（在实验一中有详细介绍）1.打开E盘里“演示及开发例子程序”内文件夹“CC2530单片机基础程序”，使用IAR7.51打开“1.1GPIO输入输出实验CC2530-1”中工程文件“forJ1.eww”。2.打开工程后选择Debug或Release模式。3.编译工程并下载到目标板。4.下载完成后点击全速运行（GO 按钮，见下图）或直接按F5 键查看程序运行效果。【实验结果】CC2530模块板载的蓝色LED灯（左边）闪烁。【实验相关代码】程序的初始化和处理流程：【实验拓展研究】利用延时子函数void Delay(uint n)/

10、*/延时*/void Delay(uint n)uint tt;for(tt = 0;ttn;tt+);for(tt = 0;ttn;tt+);for(tt = 0;ttn;tt+);for(tt = 0;ttn;tt+);for(tt = 0;ttn;tt+);执行 5 次 0 到 n 的空循环来实现软件延时。延时时间约为 5*n/32s。（关联LED灭）并且可以修改程序实现LED红灯闪烁。2 按键控制LED灯开关【 实验目的】 1.了解 CC2530 的 GPIO 结构和配置原理 2.学习配置按键的 GPIO 口为输入模式，并采集有效按键 3.如何通过程序控制由按键触发控制 LED 灯 【

11、 实验设备】实验设备数量备注CC2530多传感器节点底板1支持CC2530工作的底板CC2530 节点模块1无线 SOCUSB 线1连接仿真器C51RF-3 仿真器1程序下载调试用【实验内容】1.本例中让用户掌握按键应用这一常用人机交互方法，本次使用按键 LED 灯的开关。按下“SW2”键切换 ZigBee 模块左边 LED 灯开关，实验中操作了的寄存器有 P0，P0DIR，没有设置而是取默认值的寄存器有：P0SEL，P0INP。2.按键采用五向摇杆按键 Joystick，这里只使用按下这个键。无按键按下时 P06的状态为上拉，高电平。中间键按下时（Cneter），P06 与 GND 连通，P

12、06 采集到低电平。【实验步骤】 1.打开E盘里“ 演示及开发例子程序”内文件夹“ CC2530 单片机基础程序”。使用 IAR7.51 打开“ 1.1GPIO 输入输出实验CC2530-2”中工程文件“ switchLED.eww”。2.打开工程后选择 Debug 或 Release 模式。3.编译工程并下载到目标板。4.运行和查看效果。【实验现象】 按下 SW2摇杆按键的中间键CC2530 模块板载的红色 LED 灯（右边）点亮，再次按下熄灭。【实验相关流程及代码】按键初始化函数 void InitKey (void)/*/按键初始化*/void InitKey(void)P0SEL &=

13、 0X40;P0INP |= 0x40; /上拉（设置位置）P0DIR &= (0x010xffff);函数功能是将 P10，P11 设为输出，并将定时器 1 设为自动重装模式，计数时钟为 0.25M。6使用定时器T2【 实验目的】 1.了解 CC2530 的定时器 T2 的配置和使用，定时器的中断使用方式 2.如何通过程序控制 CC2530 的 T1 驱动 LED 灯定时点亮 【 实验设备】实验设备数量备注CC2530多传感器节点底板1支持CC2530工作的底板CC2530 节点模块1无线 SOCUSB 线1连接仿真器C51RF-3 仿真器1程序下载调试用【实验原理】1.本例开启定时器2的中

14、断，计数比较溢出后产生中断来改变小灯的状态， T2 每溢出一次， 红色小灯状态改变一次（由亮变暗或由暗变亮）。T2的操作模式如T1不同没有T1的3种工作模式： free-running模式， modulo模式和up-down模式。2.GPIO 输出控制对象为 CC2530 模块上的红色和绿色 LED，分别接在 CC2530芯片的 P1.0 和 P1.1 脚上。输出置位为 0 时 LED 灯点亮，置位为 1 时 LED 灯熄灭。【实验步骤】 第一步： 打开E盘“ 演示及开发例子程序”内文件夹“ CC2530 单片机基础程序”。使用 IAR7.51 打开“ 1.2 定时器控制实验CC2530-2”

15、中工程文件“ T2.eww”。第二步：打开工程后选择 Debug 或 Release 模式。第三步：编译工程并下载到目标板。第四步： 运行和查看效果。【实验现象】 CC2530 模块板载的蓝色 LED 灯（左边） 由定时器 T2 的比较溢出中断改变状态。【实验相关代码】1.开启溢出中断#define SET_TIMER2_CAP_INT() do T2IRQM = 0x04; EA = 1; T2IE = 1; T2MSEL |= 0xf4; while(0)2.设定溢出周期#define SET_TIMER2_CAP_COUNTER(val) SET_WORD(T2M1,T2M0,val)功

16、能：将无符号整形数 val 的高 8 位写入 T2CAPLPL，低 8 位写入 T2CAPHPH。3.启动 T2#define TIMER2_RUN() T2CTRL|=0X014.停止 T2#define TIMER2_STOP() doT2CTRL&=0XFE;while(0)实验四、中断输入和采集实验7定时器T4中断【 实验目的】 1.了解 CC2530 的 T4 的使用 2.学习定时器 T4 的中断模式使用 【 实验设备】实验设备数量备注CC2530多传感器节点底板1支持CC2530工作的底板CC2530 节点模块1无线 SOCUSB 线1连接仿真器C51RF-3 仿真器1程序下载调试

17、用【实验原理】1.本例用定时器 4 来改变小灯的状态，T4每2000次中断小灯闪烁一轮，闪烁的时间长度为 1000次中断所耗时间。注意定时器 T3，T4 是 8Bit 的定时器。2.GPIO 输出控制对象为 CC2530 模块上的红色和绿色 LED，分别接在 CC2530芯片的 P1.0 和 P1.1 脚上。输出置位为 0 时 LED 灯点亮，置位为 1 时 LED 灯熄灭。【实验步骤】 第一步： 打开E盘“ 演示及开发例子程序”内文件夹“ CC2530 单片机基础程序”。使用 IAR7.51 打开“ 1.3 中断输入和采集实验CC2530-1”中工程文件“ forj8-Tn.eww”。第二步

18、：打开工程后选择 Debug 或 Release 模式。第三步：编译工程并下载到目标板。第四步： 运行和查看效果。【实验现象】 CC2530 模块板载的红色 LED 灯（右边） 在 T4 产生中断 1000 此 后开始闪烁，再次中断 1000 次后停止闪烁，一直循环执行。【实验相关代码】*#pragma vector = T4_VECTOR_interrupt void T4_ISR(void)/IRCON = 0x00;/清中断标志,硬件自动完成if(counter200)counter+; /10 次中断 LED 闪烁一轮elsecounter = 0; /计数清零RLED = !RLED

19、; /改变小灯的状态主函数功能：这是一个中断服务程序，每 200 次中断改变一次红色 LED 的状态。【实验中遇到的困难和解决办法】：怎么将 T4 设置为不同模式。#define TIMER3_SET_MODE(val) do T4CTL &= 0X03; (val=1)?(T4CTL|=0X01): /*DOWN */ (val=2)?(T4CTL|=0X02): /*Modulo */ (val=3)?(T4CTL|=0X03): /*UP / DOWN */ (T4CTL|=0X00); /*free runing */ while(0)可以根据需要设置不同模式，但前提要在程序里具有定义

20、说明。8.外部中断实验【 实验目的】 1.了解 CC2530 的中断使用2.如何采集外部输出中断（按键触发）并控制 LED 灯状态 【 实验设备】实验设备数量备注CC2530多传感器节点底板1支持CC2530工作的底板CC2530 节点模块1无线 SOCUSB 线1连接仿真器C51RF-3 仿真器1程序下载调试用【实验原理】1.本例使用摇杆按键来翻转 LED 的状态，但这里按键不是做键盘用，而是产生中断触发信号。 按下节点底板上“ SW2”键， CC2530 模块上 1 个 LED 灯改变当前状态。2.按键采用五向摇杆按键 Joystick，这里只使用按下这个键。无按键按下时 P06的状态为上

21、拉，高电平。中间键按下时（Cneter），P06 与 GND 连通，P06 采集到低电平。【实验步骤】 第一步： 打开E盘“ 演示及开发例子程序”内文件夹“ CC2530 单片机基础程序”。使用 IAR7.51 打开“ 1.3 中断输入和采集实验CC2530-2”中工程文件“ for9-external.eww”。第二步：打开工程后选择 Debug 或 Release 模式。第三步：编译工程并下载到目标板。第四步： 运行和查看效果。【实验现象】 按下摇杆按键“ SW2” 的中心按键，点亮红色 LED（左边） ，再次按下时熄灭，循环执行。 【实验相关代码】#pragma vector = P0INT_VECTOR_interrupt void P0_ISR(void)if(P0