WSNJN5139实验预作报告.docx

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WSNJN5139实验预作报告

无线传感器网络实验

预作报告

（基于JN5139）

指导教师：

邓佳宾蒋吉娟

授课班级：

物联网141-142

实验1开发环境的建立

一.实验目的和要求：

1.掌握实验工具软件的安装方法

2.熟悉Codeblocks软件环境并掌握其使用方法

3.掌握用Flashprogrammer下载程序的过程

二.实验环境及相关情况

1.硬件环境：

PC机一台、JN5139节点及节点电源、USB转串口线

2.软件环境：

开发平台：

JN-SW-4031-SDK-Toolchain-v1.0.exe

协议栈库：

JN-SW-4030-SDK-Libraries-v1.0.exe

产品测试库：

JN-SW-4022-Production-Test-API-1v12.exe

USB转串口线驱动

串口调试助手

三.实验原理

（一）需要安装的软件

为建立软件开发环境，需要安装以下文件：

1.开发平台：

JN-SW-4031-SDK-Toolchain-v1.0.exe

可选组件包括：

cygwin

Codeblocks

Flashprogrammer

JenieCompilerTools

2.协议栈库：

JN-SW-4030-SDK-Libraries-v1.0.exe

可选组件包括：

IEEE802.１５.４

Zigbeestack1v11

Jenie

AT-Jenie

3.产品测试库：

JN-SW-4022-Production-Test-API-1v12.exe

（二）平台中各组件说明

1.开发平台

开发平台中，包括多个组件，说明如下：

（1）Codeblocks：

这个软件是Jennic所提供的代码编辑和编译环境，这个软件和基于cygwin的gcc编译器进行连接完成代码的编译工作。

Codeblocks是一款开源的C/C++开发工具，Jennic基于这个工具对其进行扩展形成了自己的开发平台，集编辑、编译、FLASH编程于一体。

（2）Flashprogrammer：

这个程序是用来将编译好的代码下载到节点板中的工具，安装完最新的平台后，桌面上会有该工具的连接图标。

2.协议栈库：

协议栈库中包括多个组件，说明如下：

（1）IEEE802.15.4　协议栈

　　如果基于底层IEEE802.15.4进行开发，需要安装该协议栈。

（2）Zigbeestack1v11

如果基于Zigbee的开发，需要安装该协议栈，Zigbee可以实现星型网络，树状网络以及MESH网络。

（3）Jenie

如果基于Jennic的私有协议栈Jennet进行开发，则需要安装该库文件。

（4）AT-Jenie

如果基于AT-Jenie进行应用开发，则可以选择安装AT-Jenie。

（三）开发工具软件的安装过程

1.安装开发平台：

JN-SW-4031-SDK-Toolchain.exe

文件存放在光盘ZigBee\jn5139\Software文件夹中，双击该exe文件进行安装，将会弹出如图1-1所示的对话框，单击Next>按钮至下一步，将会弹出如图1-2所示的“使用许可协议”对话框。

图1-1安装对话框

图1-2“使用许可协议”对话框

单击IAgree按钮，将会弹出如图1-3所示的“工具链安装”对话框。

图1-3“工具链安装”对话框

白框内的组件都需要安装，均已勾选，单击Next>按钮进行下一步，选择文件安装路径。

建议你应当按照默认的路径安装，因为这样在软件使用时就不用进行另外的设置了。

图1-4文件安装位置选择

单击Next>按钮，进行下一步安装，弹出如图1-5的“选择开始菜单文件夹”窗口。

图1-5选择开始菜单文件夹

按照默认名称安装，单击Install>按钮，将会看到如下图1-6所示的正在安装软件的窗口。

图1-6正在安装软件的窗口

软件安装完成后，将会看到图1-7所示的安装软件完成的窗口。

图1-7安装软件完成的窗口

单击Next>按钮，将会看到如图1-8所示的安装完成窗口。

图1-8安装完成窗口

2.安装协议栈库文件：

JN-SW-4030-SDK-Libraries.exe

文件存放在C：

\ZigBee-文件\Zigbee\JN5139\Software文件夹中，双击该exe文件进行安装，将会弹出如图1-9所示的对话框。

图1-9协议栈库文件安装

单击Next>按钮至下一步，进行下一步安装，将会弹出如图1-10所示的“使用许可协议”对话框。

图1-10协议栈库文件安装-使用许可协议

单击IAgree>按钮会弹出如图1-11所示的“协议库安装”对话框。

图1-11协议栈库文件安装

按照默认设置，白框内的组件都需要安装，单击Next>按钮进行下一步安装，弹出如图1-12的“选择安装路径”窗口。

建议你按照默认的路径进行安装，这样使用过程中就无需另外设置。

图1-12协议栈库文件安装

单击Next>按钮进行下一步，弹出如图1-13的“选择开始菜单文件夹”窗口。

图1-13协议栈库文件安装

按照默认的名称进行安装，单击Install按钮，弹出如图1-14所示的“文件安装”窗口。

可看到文件安装进行情况。

图1-14协议栈库安装

软件安装完成后，将自动弹出图1-15所示的软件安装完成的窗口。

图1-15协议栈库安装完成

3.安装产品测试库软件：

JN-SW-4022-SDK-Production-Test-API-1V12.exe

文件存放在光盘Zigbee\JN5139\Software文件夹中双击该exe文件，进行安装，将会弹出如图1-16所示“选择安装位置”的对话框。

建议你按照默认的位置进行安装，尽量不要修改，这样使用时无需另外设置。

图1-16产品测试库软件安装

单击Install按钮，弹出如图1-17所示的“文件安装”窗口。

可看到文件安装进行情况。

图1-17产品测试库软件安装

软件安装完成后，将自动点亮Close按钮，提示“关闭”。

四、实验步骤

1.按照实验原理中软件的安装过程安装好相应的软件，建立好软件环境。

2.移植一个示例程序到集成开发环境中。

第一步：

将示例程序拷到C：

\Jennic\cygwin\Jennic\SDK\Application子目录中。

在这个文件夹的Codeblocksproject子目录中，对每个设备都有一个.cbp文件，称作应用的CodeBlock项目（project）文件，项目文件的后缀为.cbp（CodeBlockProject）。

第二步：

运行Code:

:

blocks

打开Codeblocks，路径为：

开始\所有程序\Jennic\JennicCodeblock，出现如图1-18所示的窗口。

如图1-18

单击File菜单项，弹出下拉菜单，如图1-19所示，在下拉菜单中，选择Open（打开），弹出如图1-20所示的OpenFile（打开文件）小窗口。

图1-19

图1-20

小窗口中选出所要的.cbp文件，然后点击“打开”按钮。

在Code:

:

Blocks主窗口左侧的Projects（工程拦）中，显示所选工程文件，在左下角的文件列表区显示它们各自的下一层文件：

.c源文件与.h头文件，双击.c源文件，可在主窗口中显示其源代码。

如图1-21所示。

图1--21

第三步编译工程文件，生成二进制文件.bin

在工具拦Buildtarget处选编译模式为Release（发布）模式。

右键单击工程名在下拉菜单中点击ReBuild（重建），则在右下方Message（信息）窗口，出现一系列编译和链接信息，如编译无问题，则在最后一行显示“0errors0warnning”，在编译操作全部完成之后，在C盘的Release子目录中，会有二进制文件Release\WSN_Coordinator.bin。

Release子目录为：

C:

\Jennic\cygwin\Jennic\SDK\Application\JN–AP-1015-Zigbee-WSN\JN5139Build\Release。

第四步下载的二进制文件到目标设备。

生成了Jennic节点能运行的.bin文件之后，就要通过JennicFlashProgrammer将两个.bin文件分别写入到不同的传感器板的Flash中。

1）将节点的串口用串口线与计算机的串口相连，将拨动开SW4搬向NORM一侧，将拨动开关SW5置于中间位置。

2）运行FlashProgrammer，打开FlashProgrammer，路径为：

开始\所有程序\Jennic\JennicFlashProgrammer，出现如图1-22所示的对话框。

最上面ProgramFile选项区域为目标文件的路径和名称，单击Browse（浏览）选择目标.bin文件：

C:

\Jennic\cygwin\Jennic\SDK\Application\JN-AP-1015-Zigbee-WSN\JN5139Build\Release\WSN_Router.Bin。

图1-22FlashProgramme对话框

3）给节点上电（将拨动开关SW5由中间位置搬向PWR或VBAT侧）。

在Configuration选项区域选所使用的串口（COM端口）。

注意：

只有在打开FlashProgrammer软件后，再给节点上电，节点才能进入编程状态。

单击Refresh按钮，若在FlashProgramme对话框相应位置显示出节点器件的型号、Flash（闪存）的型号以及MAC地址，则说明PC串口和节点的Flash（闪存）可以正常通信，且节点处于编程状态。

4）单击右下角的Program按钮，开始下载，将程序写入Flash（闪存），同时弹出Programming（编程）窗口，可以看到下载进展。

如图1-23所示。

图1-23所示

整个下载（将程序写入Flash）成功之后，会出现如图1-24所示的“程序成功写入Flash”的小窗口。

图1-24“程序成功写入Flash”窗口

5）程序成功写入节点板Flash之后，然后关掉FlashProgrammer软件，将拨动开SW4搬向PROGM一侧，就可以运行程序了。

实验2GPIO实验

一.实验目的和要求

1.掌握CodeBlocs的使用方法；

2.初步掌握JN5139GPIO端口的操作方法；

3.熟悉GPIO的相关API函数的调用方法；

3.进一步熟悉软件开发包的集成开发环境及使用方法。

二.实验环境及相关情况

1.硬件环境：

PC机1台、JN5139节点1个、节点电源1个、USB转串口线1条

2.软件环境：

Code:

Block、JnnicFlashProgrammer

三.实验原理

I/O口是无线传感器网络JN5139模块与外设之间信息交换和控制的通道，该模块有21个通用的I/O口（其中部分和通用异步收发器UART复用，（注意：

对于高功率模块DI02/SPISEL3以及DI03/SPISEL2不能使用），每个通道都是双向I/O口，可以执行程序控制I/O口的输出（“0”或“1”），也可以执行程序读取I/O口的数值（“0”或“1”）。

硬件连接图如图2-1所示用串口线连接计算机与网络节点。

图2-1图2-2

本实验中，为了驱动LED亮灭，需要将相应的I/O口设为输出模式，并使相应的I/O口输出“0”或“1”来切换LED灯的亮灭状态，亮灭之间插入一定的延时，以确保肉眼能看到闪烁效果。

实验参考流程图如图2-2所示。

四、实验步骤

（1）将程序Jennic_IO文件夹拷贝到C:

\Jennic\Cygwin\Jennic\SDK\Application路径下。

（2）启动Code:

:

Blocks

打开Code:

:

Blocks软件（路径为桌面开始＼所有程序＼Jennic＼JennicCodeBlocks）如图2-3所示。

图2-3Code:

:

Blocks主界面

（3）打开文件

在File下拉菜单中，选Open，打开“OpenFile”窗口，如图2-4所示。

图2-4“OpenFile”窗口

在该窗口的查找范围拦选Jennic_IO，在白地的显示拦内，显示有关文件，如图2-5，点击Jennic_IO.cbp，在Codeblocks主窗口将出现如图2-5所示的变化：

在主窗口Mangment（管理区）Project（工程拦）的Workspace（工作空间）中，显示1个工程文件Jennic_IO和它的下一层文件Sourse与Headers，这些文件都可层层展开，如果到达某一项时不可以再展开，它就是可编译的。

在主窗口的左下角，打开的OpenFileList文件列表区，出现1个.C源文件：

Sourse\Jennic_IO.C，在窗口右边的代码编译区移植入Sourse\Jennic_IO.C的源代码，供编译和阅读。

图2-5打开文件后的主界面

（4）编译工程文件，生成二进制文件.bin

为了把程序写入传感器板，必须将程序变为二进制文件，这项工作由编译操作来完成。

编译Sourse\Jennic_IO.C，选择编译模式为Release模式，在工具拦Buildtarget处选编译模式为Release模式，点击菜单项Build，在下拉菜单中点击ReBuild（重建），则在右下方的Message窗口，出现一系列编译和链接信息，如编译无问题，则在最后一行显示：

0errors0warnning。

在编译操作全部完成之后，在C盘的Release子目录中，会有下述1个二进制文件：

Release\Jennic_IO.Bin。

Release子目录中可在下列路径找出：

C:

\Jennic\cygwin\Jennic\SDK\Application\JN5139_Build\Release

（5）目标程序下载

生成了Jennic节点能运行的.bin文件之后，就要通过JennicFlashProgrammer将bin文件写入到传感器板的Flash中。

1）将节点的串口用串口线与计算机的串口相连，将工作选择（下载/运行）拨动开关SW4置于NORM（下载）一侧。

供电选择（外5VPWR/电池BAT）拨动开关SW5置于中间位置，不给节点送电。

2）运行FlashProgrammer打开FlashProgrammer，路径为:

开始\所有程序\Jennic\Jennic\FlashProgrammer，出现如图2-6所示的对话框，最上面ProgramFile选项区域为目标文件的路径和名称，单击Browse（浏览）选择目标.bin文件：

C:

\Jennic\cygwin\Jennic\SDK\Application\JN5139_Build\Release\Jennic_IO.C.bin

3）给节点上电（将开关SW5由中间位置搬向PWR）。

在Configuration选项区域选所使用的串口（COM端口）

图2-6FlashProgramme对话框

注意：

只有在打开FlashProgrammer软件后，再给节点上电，节点才能进入编程状态。

单击Refresh（更新）按钮，若可读出节点器件的型号、Flash（闪存）的型号以及MAC地址，则说明PC串口和节点的Flash（闪存）可以正常通信，且节点处于编程状态。

4）单击右下角的Program按钮，开始下载，将程序写入Flash（闪存），同时弹出Programming（编程）窗口，可以看到下载进展过程，下载完成之后，弹出Verifying（证实）窗口。

整个下载（将程序写入Flash）成功之后，会出现如图2-7所示的“程序成功写入Flash”的小窗口。

图2-7“程序成功写入Flash”窗口

5）程序运行:

程序成功写入节点板Flash之后，，然后关掉FlashProgrammer软件，将SW4扳向NORM一侧，就可以运行程序了。

可以观察到电源灯亮，LED1灯亮，LED2闪亮。

注：

在运行与编程模式时，盒内跳线帽应接出厂时的位置，不必改动。

实验3定时器实验

（1）

一.实验目的和要求：

1.了解JN5139通用定时器的功能；

2.掌握定时器API函数的使用方法；

3.如何用定时器产生PWM输出以及使用TickTimer中断改变PWM的占空比；

4.掌握如何使用Timer0捕获、计数模式，使用Timer0产生中断

5.进一步熟习软件开发包的集成环境与使用方法。

二.实验环境及相关情况：

1.硬件环境：

PC机1台、JN5139节点1个、节点电源1个、USB转串口线1条

2.软件环境：

Code:

Block、JnnicFlashProgrammer

三.实验原理：

定时是无线传感器网络JN5139模块主要功能之一，用于定时中断，产生PWM（脉宽调制）脉冲计数。

JN5139模块共有2个可编辑定时器/计数器，Timer0和Timer1，3个系统定时器TickTimer、两个WakeTimer。

本实验包括4个项目：

（1）定时器产生PWM输出

脉冲宽度调制的波形常用“占空比”（S/M）表示在一个周期内高低电平持续时间的比值。

Timer1.c和Timer2.c程序介绍如何使用定时器产生PWM输出。

在产生方式上可以采用两种模式：

PWM和△-∑PWM两种方式输出PWM波形。

△-∑PWM的输出波形比普通的PWM输出的波形平滑。

Timer2.c除了具有Timer1.c中的功能外，还有TickTimer的设置。

TickTimer比较寄存器装载的比较值为160000，每10ms产生一次中断，当比较寄存器的值与计数器的值匹配时，TickTimer产生中断并重新运行，每次中断触发后，PWM的高电平持续实践增加0X200个时钟周期，可以通过设置UART以及打印函数观察输出值。

也可以通过示波器观察波形的占空比的变化。

实验现象：

通过连接万用表和示波器到开发板的第11引脚和第14引脚观察PWM输出。

（2）定时器的捕获应用

Timer3.c和Timer4.c介绍如何使用Timer0捕获Timer1产生PWM信号。

在捕获模式下，定时器计算时钟周期数，直到检测到H-L及L-H电平转换。

通过连接开发板上的40针外扩口的第10引脚（Timer0的捕获输入）和第14引脚（Timer1的PWM输出），完成定时器的捕获测试。

本实验要注意预分频器的使用，预分频器的作用是将16MHz的时钟进行分频，这样时钟被分频后的周期延长，便于进行较宽的PWM输出或更大间隔的定时中断，但是在捕获模式下不要设置预分频器。

Timer3.c实验中Timer0为捕获定时器，没有预分频，技术频率为16MHz。

Timer1作为PWM发生器，周期接近4.1ms,M/S比为1：

3，可以通过示波器观察输出PWM波形的占空比，定时器捕获返回两个计数值，其差值即脉宽计数值。

Timer4.c的工作过程与Timer3.c类似，所不同的是，捕获完成，Timer0产生中断。

四、实验用硬件与硬件连接

实验硬件的连接关系如图3-1所示。

图3-1

五、实验步骤：

1.将实验程序内的“实验3Timer1”文件夹拷贝到C:

\Jennic\Cygwin\Jennic\SDK\Application路径下。

2.启动Code:

:

Blocks，打开Code:

:

Blocks主界面,如图3-2所示，但Mangment、OpenFileList和代码编译区均无内容。

图3-2Code:

:

Blocks主界面

在Code:

:

Blocks主界面的File下拉菜单中，选Open，打开“Openfile”窗口。

在“Openfile”窗口的查找范围拦选JN5139_Timer1在白地的显示拦内，显示有关文件，点击JN5139_Timer1.cbp，在Codeblocks主窗口的Mangment（管理区）Project（工程拦）的Workspace（工作空间）中，显示1个工程文件JN5139_Timer1和它的下一层文件Sourse与Headers。

在主窗口的左下角，打开的OpenFileList文件列表区，出现1个.C源文件：

Sourse\JN5139_Timer1.C。

在窗口右边的代码编译区移植入Sourse\JN5139_Timer1.C的源代码，供编译和阅读。

如图3-3所示。

图3-3Code:

:

Blocks主界面（打开文件后）

（3）编译工程文件，生成二进制文件.bin，这项工作由编译操作来完成。

注意：

在工具拦Buildtarget处选编译模式为Release（发布）模式

点击菜单项Build，在下拉菜单中点击ReBuild（重建），则在右下方Message（信息）窗口，出现一系列编译和链接信息。

如果编译无问题，则在最后一行显示：

0errors0warnning

（4）目标程序下载

生成了Jennic节点能运行的.bin文件之后，就要通过JennicFlashProgrammer将bin文件写入到传感器板的Flash中。

首先将节点的串口用串口线与计算机的串口相连。

然后运行FlashProgrammer，出现如图3-4所示的对话框，最上面ProgramFile选项区域为目标文件的路径和名称，单击Browse（浏览）弹出Choseafile窗口，选择目标.bin文件，点击查找范围下拉菜单，在下拉菜单中，点击Jennic。

然后按下列路径找出JN5139_Timer1.bin文件。

C:

\Jennic\cygwin\Jennic\SDK\Application\Jennic_IO\JN5139_Build\Release\JN5139_Timer1.bin。

图3-4FlashProgramme对话框

然后给节点上电（将开关SW5由中间位置搬向PWR）。

在Configuration选项区域选所使用的串口（COM端口）注意：

只有在打开FlashProgrammer软件后，再给节点上电，节点才能进入编程状态。

单击Refresh（更新）按钮，若可读出节点器件的型号、Flash的型号以及MAC地址，则说明PC串口和节点的Flash可以正常通信，且节点处于编程状态。

单击右下角的Program按钮开始下载，将程序写入Flash，同时弹出Programming（编程）窗口，可以看到下载进展过程，下载完成之后会出现“程序成功写入Flash”的小窗口。

（3）程序成功写入节点板Flash之后，然后关掉FlashProgrammer窗口，这样将通过连接万用表和示波器到开发板的第11引脚和第14引脚观察PWM输出。

（4）将上述步骤中Timer1.c改为Timer2.c，重复以上步骤，通过示波器观察波形，通过串口调试助手观察PWM输出的高电平的时钟周期值。

（5）将上述步骤中Timer1.c改为Timer3.c，重复以上步骤，通过示波器观察波形。

（6）将上述步骤中Timer1.c改为Timer4.c，重复以上步骤，通过示波器观察波形。

实验4