通信新技术实验报告文档格式.docx

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2个可编程模拟比较输入；

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）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；

Power:

电源指示灯；

REST:

复位按键；

LED3,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行二进制代码文件。

若工程编译（Build）成功，则可在C:

\Jennic\cygwin\jennic\SDK\Application

\test\JN5139_Build\Release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。

JennicJN51xxFlash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。

JennicJN51xxFlash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PC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①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②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PANID（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（TRUE）来启动操作系统BOS。

用户可根据具体的应用设计该函数。

AppWarmStart（）

结点从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。

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JennicZigBee协议栈。

JZS_vStartStack（）

设备将作为Coordinator、Router或者EndDevice启动。

如果是Coordinator将启动网络，如果是Router或者EndDevice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_STARTEDJZS_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。

实验二GPIO及LCD使用实验

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。

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

SPI从选择4（输出）

DIO4-DIO7

UART0

DIO8-DIO10

Timer0

DIO11-DIO13

Timer1

DIO14-DIO15

Serialinterface

DIO16

IPdatain

DIO17-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：

PUBLICvoidvAHI_DioSetDirection（uint32u32Inputs,uint32u32Outputs）;

这里u32Inputs和u32Outputs是设置GPIO输入和输出地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：

PUBLICvoidvAHI_DioSetOutput（uint32u32On,uint32u32Off）;

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：

PUBLICuint32u32AHI_DioReadInput（void）;

返回值对应每个输入DIO的高低电平。

2．LED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vLedInitFfd（）初始化FFD开发板上的四个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：

PUBLICvoidvLedInitFfd（void）；

PUBLICvoidvLedControl（uint8u8Led,bool_tbOn）；

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u8ButtonReadFfd（）读取相应按键的状态。

PUBLICvoidvButtonInitFfd（void）;

PUBLICuint8u8ButtonReadFfd（void）;

4．LCD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。

5．BOS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NextReadStart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BOSAPI函数，调用该函数可由BOS创建一个软件定时器，该定时器要利用部硬件滴答定时器（ticktimer）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：

PUBLICvoidJZA_vStackEvent（teJZS_EventIdentifiereEventId,

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

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：

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：

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，对液晶显示的数进行减1。

四、实验结果与分析

1.实验一中分别按下按键SW0~SW3，相应的LED0~LED3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显示部分有所漏缺，修改后LCD正常显示。

实验三简单点对点无线通信实验

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。

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EndDevice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_EventIdentifiereEventId,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_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JennicZigBee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（）

该函数属于AFDE（AFSub-layerDataEntity）类函数，用来向网络层发出数据发送的请求。

Stack_Status_eafdeDataRequest（APS_Addrmode_eeAddrMode,

uint16u16AddrDst,

uint8u8DstEP,

uint8u8SrcEP,

uint16u16ProfileId,

uint8u8ClusterId,

AF_Frametype_eeFrameType,

uint8u8TransCount,

AF_Transaction_s*pauTransactions,

APS_TxOptions_eu8txOptions,

NWK_DiscoverRoute_eeDiscoverRoute,

uint8u8RadiusCounter）;

各形参描述如下：

eAddrMode：

该参数定义了发送的目标地址模式，它是APS_Addrmode_e枚举类型的数据。

u16AddrDst：

该参数是数据要发送的目标地址，地址围为0x0000到0xFFFE。

u8DstEP：

目标地址的端口号，围是0x01到0xF0。

u8SrcEP：

源地址的端口号，围是0x01到0xF0。

u16Profileid：

所采用的profileID。

u8ClusterId：

所采用的clusterID。

eFrameType：

使用的数据帧类型0x01=KVP，0x02=MSG。

u8TransCount：

本次请求发送的数据事务的数量。

取值围在0到0x0f。

pauTransactions：

该参数是一个指向AF_Transaction_s结构体类型的指针，在该结构体类型的变量中，存放着需要发送的数据。

bTxOptions：

指定发送方式，可以选择下列的值，这些值可以进行逻辑或。

u8DiscoverRoute：

设定所采用的路由发现模式。

u8RadiusCounter：

数据发送的深度，即所发送数据包的最大转发次数，如果设置为0，协议栈将采用2倍的MaxDepth发送深度。

4.收到MsgObject调用的函数JZA_bAfMsgObject（）

该函数属于协议栈调用应用程序的函数，用来处理来自其他结点发送来的MSG帧。

PUBLICbool_tJZA_bAfMsgObject（APS_Addrmode_eeAddrMode,

uint16u16AddrSrc,

uint8u8SrcEP,

uint8u8LQI,

uint8u8DstEP,

uint8u8ClusterID,

uint8*pu8ClusterIDRsp,

AF_Transaction_s*puTransactionInd,

AF_Transaction_s*puTransactionRsp）

该参数定义了发送的目标地址模式，它是APS_Addrmode_e枚举类型的数据.

u16AddrSrc：

该参数是数据发送方的源短地址，地址围为0x0000到0xFFFE。

源端口号，围是0x01到0xF0。

u8LQI：

接收帧的链路质量。

目标端口号，围是0x01到0xF0。

*puTransactionInd,：

该参数是一个指向AF_Transaction_s结构体类型的指针，在该结构体类型的变量中，存放着接收的数据。

*puTransactionRsp：

该参数是一个指向AF_Transaction_s结构体类型的指针，在该结构体类型的变量中，存放着response信息。

5.简单设备描述函数afmeAddSimpleDesc（）

该函数属于AFME（AFSub-layerManagementEntity）类函数，在增加设备描述符函数vAddDesc（void）中调用，其功能是为一个endpoint增加一个简单描述符（simpledescriptor）。

如果一个endpoint上没有正确定义的简单描述符，那么它将不能正确地接收来自其他结点的数据，通常简单描述符应该在设备建立网络成功或者加入网络成功后添加。

1.分别为Coo