物联网实验报告资料.docx
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物联网实验报告资料
中南林业科技大学
课程设计实验报告
专业班级：
2013级计算机科学与技术2班
授课教师：
***
学生姓名：
***
学生学号：
********
实验一
继电器闪烁
一．实验目的：
学会使用修改程序，使得继电器按要求闪烁。
二．内容：
修改以下程序，使得继电器的绿灯闪一下，红灯闪五下
#include
typedefunsignedintuint;
typedefunsignedcharuchar;
//定义控制灯的端口
#defineRLEDP1_0//定义LED1为P10口控制
#defineYLEDP1_1//定义LED2为P11口控制
//函数声明
voidDelay（uint）;//延时函数
voidInitial（void）;//初始化P0口
/****************************
//延时
*****************************/
voidDelay（uintn）
{
uchari;
while（n--）
{
for（i=200;i>0;i--）;
}
}
/****************************
初始化程序
*****************************/
voidInitial（void）
{
P1DIR|=0x03;//P10、P11定义为输出
RLED=1;
YLED=1;//LED灭
}
/***************************
//主函数
***************************/
voidmain（void）
{
Initial（）;//调用初始化函数
RLED=0;//LED1
YLED=0;//LED2
while
（1）
{
RLED=0;
YLED=1;
Delay（1000）;
RLED=1;
YLED=0;
Delay（1000）;
}
}
三．实验记录：
修改好的程序如下：
#include
typedefunsignedintuint;
typedefunsignedcharuchar;
//定义控制灯的端口
#defineRLEDP1_0//定义LED1为P10口控制
#defineYLEDP1_1//定义LED2为P11口控制
//函数声明
voidDelay（uint）;//延时函数
voidInitial（void）;//初始化P0口
/****************************
//延时
*****************************/
voidDelay（uintn）
{
uchari;
while（n--）
{
for（i=200;i>0;i--）;
}
}
/****************************
初始化程序
*****************************/
voidInitial（void）
{
P1DIR|=0x03;//P10、P11定义为输出
RLED=1;
YLED=1;//LED灭
}
/***************************
//主函数
***************************/
voidmain（void）
{
uinti;
Initial（）;//调用初始化函数
RLED=0;//LED1
YLED=0;//LED2
while
（1）
{
RLED=0;
YLED=1;
Delay（1000）;
for（i=0;i<5;i++）
{
RLED=0;
YLED=0;
Delay（1000）;
RLED=1;
YLED=0;
Delay（1000）;
}
RLED=0;
YLED=0;
Delay（1000）;
}
}
实验显示结果：
继电器的绿灯闪一下，红灯闪五下，一直循环着.整个过程中所有仪器都正常。
四．实验心得：
通过这次的实验，利用C语言将程序修改，学会使用接口编程，学会使用IAR8.10与CC2530接口编程，重新温习for循环语句，掌握继电器的连接方式及工作原理
实验二
Zigbee无线传感网开发入门
一、实验内容：
1、zigbee协议栈使用简介
协议定义的是一系列的通信标准，通信双方需要共同按照这一标准进行正常的数据收发；协议栈是协议的具体实现形式，通俗的理解为用代码实现的函数库，以便于开发人员调用。
ZigBee的协议分为两部分，IEEE802.15.4定义了物理层和MAC层技术规范，ZigBee联盟定义了网络层、安全层和应用层技术规范，ZigBee协议栈就是将各个层定义的协议都集合在一起，以函数的形式实现，并给用户提供一些应用层API,供用户调用。
注意：
虽然协议是统一的，但是协议的具体实现形式是变化的，即不同厂商提供的协议栈是有区别的，例如：
函数名称和参数列表可能有区别，用户在选择协议栈以后，需要学习具体的例子，查看厂商提供的Demo演示程序和说明文档来学习各个函数的使用方式，进而快速的使用协议栈进行应用程序的开发工作。
使用ZigBee协议栈进行开发的基本思路可以概括为如下三点：
1、用户对于ZigBee无线网络的开发就简化为应用层的c语言程序开发，用户不需要深入研究复杂的ZigBee协议栈；
2、ZigBee无线传感器网络中数据采集，只需用户在应用层加入传感器的读取函数即可；
3、如果考虑节能，可以根据数据采集周期进行定时，定时时间到就唤醒ZigBee的终端节点，终端节点唤醒后，自动采集传感器数据，然后将数据发送给路由器或者直接发给协调器。
既然ZigBee协议栈已经实现了ZigBee协议，那么用户就可以使用协议栈提供的API进行应用程序的开发，在开发过程中完全不必关心ZigBee协议的具体实现细节，只需关心一个核心的问题：
应用程序数据从哪里来到哪里去。
下面举一个例子，当用户应用程序需要进行数据通信时，需要按照如下步骤实现：
（1）调用协议栈的组网函数、加入网络函数，实现网络的建立与节点的加入；
（2）发送设备调用协议栈提供的无线数据发送函数，实现数据的发送；
（3）接收设备调用协议栈提供的无线数据接收函数，实现数据的正确接收。
因此，使用协议栈进行应用程序开发时，开发者不需要关心协议栈是具体怎么实现的（例如，每个函数是怎么实现的，每条函数代码是什么意思等），只需要知道协议栈提供的函数实现什么样的功能，会调用相应的函数来实现自己的应用需求即可。
例如，在TI提供的Zstack协议栈中，数据发送函数定义如下：
afStatus_tAF_DataRequest（afAddrType_t*dstAddr,
endPointDesc_t*srcEP,
uint16cID,
uint16len,
uint8*buf,
uint8*transID,
uint8options,
uint8radius）
用户调用该函数即可实现数据的无线发送，当然，在此函数中有8个参数，用户需要将每个参数的含义理解以后，才能达到熟练应用该函数进行无线数据通信的目的。
AF_DataRequest（）函数中最核心的两个参数：
·uint16len-----发送数据的长度；
·uint8*buf-----指向存放发送数据的缓冲区的指针。
至于调用该函数后，如何初始化硬件进行数据发送等工作，用户不需要关心，ZigBee协议栈已经将所需要的初始化工作初始化好了，这就类似于学习TCP/IP网络编程时，用户只需要调用相应的数据发送、接收函数即可，而不必关心具体的网卡驱动的具体实现细节。
2zigbee协议栈安装
ZigBee协议栈具有很多版本，不同厂商提供的ZigBee协议栈有一定的区别，本手册选用的是TI推出的ZigBee2007协议栈进行讲解。
ZigBee2007协议栈ZStack-CC2530-2.5.1a要安装以后才能使用，下面讲解安装步骤。
../工程源码，双击ZStack-CC2530-2.5.1a.exe即可进行协议栈的安装，默认是安装到c盘。
然后在路径C:
\TexasInstruments\ZStack-CC2530-2.5.1a\Projects\zstack\Samples\GenericApp\CC2530DB下找到GenericApp.eww，打开该工程。
打开该工程后，可以看到GenericApp工程文件布局，如图4.1所示。
在图中所示的文件布局中，左侧有很多文件夹，如App，HAL，MAC等;这些文件夹对应了ZigBee协议中不同的层，使用ZigBee协议栈进行应用程序的开发，一般只需要修改App目录下的文件即可。
3点对点数据传输实验
尽管到此为止，读者对ZigBee协议的基本内容都不了解，甚至ZigBee协议是什么也可能存在诸多的疑问与不解，但与其阅读“深奥”的ZigBee协议栈，不如通过一个数据传输实验来对ZigBee协议以及ZigBee协议栈建立一个形象、直观的认识，这将有助于读者对ZigBee协议的理解。
数据传输实验的基本功能：
两个ZigBee节点进行点对点通信，ZigBee节点2向节点1发送“ChinaSofti”10个字符，同时LED绿灯闪烁两下表示成功发送。
ZigBee节点1收到节点2发送过来的数据后，对接收到的数据进行判断，如果收到的数据是“ChinaSofti”，则使开发板上的LED红灯闪烁两下表示成功接收。
数据传输实验原理图如图4.2所示。
（1）协调器程序
在ZigBee无线传感器网络中有三种设备类型：
协调器、路由器和终端节点，设备类型是由ZigBee协议栈不同的编译选项来选择的。
协调器负责ZigBee网络的组建，维护，控制终端节点的加入等。
路由器主要负责数据包的路由选择，终端节点负责数据的采集，不具备路由功能。
在本实验中，ZigBee节点1配置为1个协调器，负责ZigBee网路的组建，ZigBee节点2配置为一个终端节点，上电后加入ZigBee节点1建立的网络，然后发送"ChinaSofti"给节点1。
将GenericApp工程中的GenericApp.c删除，删除方法是：
右键单击GenericApp.c，在弹出的下拉菜单中选择Remove即可，如图4.3所示。
单击File,在弹出的下拉菜单中选择New，然后选择File，如图4.4所示。
图4.4新建源文件
将该文件保存为Coordinator.c，然后以同样的方法建立一个Enddevice.c文件（最佳保存路径：
就保存在GenericApp工程中的Source文件夹下，具体路径为C:
\TexasInstruments\ZStack-CC2530-2.5.1a\Projects\zstack\Samples\GenericApp\Source）。
下面讲解向该工程添加源文件的方法：
右键单击App，在弹出的下拉菜单中选择Add，然后选择AddFlies，如图4.5所示，选择刚才建立的两个文件Coordinator.c和Enddevice.c即可。
添加完上述文件后，GenericApp工程文件布局如图4.6所示。
在Coordinator.c中输入以下代码：
#include"OSAL.h"
#include"AF.h"
#include"ZDApp.h"
#include"ZDObject.h"
#include"ZDProfile.h"
#include"GenericApp.h"
#include"DebugTrace.h"
#if!
defined（WIN32）
#include"OnBoard.h"
#endif
#include"hal_led.h"
#include"hal_key.h"
#include"hal_uart.h"
constcId_tGenericApp_ClusterList[GENERICAPP_MAX_CLUSTERS]=
{
GENERICAPP_CLUSTERID
};
constSimpleDescriptionFormat_tGenericApp_SimpleDesc=
{
GENERICAPP_ENDPOINT,
GENERICAPP_PROFID,
GENERICAPP_DEVICEID,
GENERICAPP_DEVICE_VERSION,
GENERICAPP_FLAGS,
GENERICAPP_MAX_CLUSTERS,
（cId_t*）GenericApp_ClusterList,
GENERICAPP_MAX_CLUSTERS,
（cId_t*）GenericApp_ClusterList
};
endPointDesc_tGenericApp_epDesc;
byteGenericApp_TaskID;
byteGenericApp_TransID;
staticvoidGenericApp_MessageMSGCB（afIncomingMSGPacket_t*pckt）;
voidGenericApp_Init（uint8task_id）
{
GenericApp_TaskID=task_id;
GenericApp_TransID=0;
GenericApp_epDesc.endPoint=GENERICAPP_ENDPOINT;
GenericApp_epDesc.task_id=&GenericApp_TaskID;
GenericApp_epDesc.simpleDesc
=（SimpleDescriptionFormat_t*）&GenericApp_SimpleDesc;
GenericApp_epDesc.latencyReq=noLatencyReqs;
afRegister（&GenericApp_epDesc）;//节点注册
}
uint16GenericApp_ProcessEvent（uint8task_id,uint16events）
{
afIncomingMSGPacket_t*MSGpkt;
if（events&SYS_EVENT_MSG）
{
MSGpkt=（afIncomingMSGPacket_t*）osal_msg_receive（GenericApp_TaskID）;
while（MSGpkt）
{
switch（MSGpkt->hdr.event）
{
caseAF_INCOMING_MSG_CMD:
GenericApp_MessageMSGCB（MSGpkt）;
break;
default:
break;
}
osal_msg_deallocate（（uint8*）MSGpkt）;
MSGpkt=（afIncomingMSGPacket_t*）osal_msg_receive（GenericApp_TaskID）;
}
return（events^SYS_EVENT_MSG）;
}
return0;
}
staticvoidGenericApp_MessageMSGCB（afIncomingMSGPacket_t*pkt）
{
unsignedcharbuf[10];
switch（pkt->clusterId）
{
caseGENERICAPP_CLUSTERID:
osal_memcpy（buf,pkt->cmd.Data,10）;
if（（buf[10]=='C'）||（buf[1]=='h'）||（buf[5]=='S'）||（buf[9]=='i'））
{
HalLedBlink（HAL_LED_1,2,40,700）;
}
break;
default:
break;
}
}
上述代码实现的基本功能如下：
第79行，将收到的数据拷贝到缓冲区buf中。
第80行，判断接收到的数据是不是“ChinaSofti”，这里是选择性判断了4个字符。
如果是则执行第82行，使LED红灯闪烁2次。
注意：
上述代码使用到了ZigBee协议栈提供的函数HalLedBlink（功能：
使某个LED闪烁），直接使用即可。
这里需要提醒读者，使用协议栈进行应用程序开发时，如果协议栈已经提供了相应的函数，则只需要尽快掌握该函数的功能及使用方法即可，不需要另外实现该函数。
由于我们的开发板硬件和TI的原厂开发板硬件有所不同，所以这里需要对相关的LED硬件初始化做一些调整。
具体可分为以下两步：
1.打开ZMain文件夹下的ZMain.c文件，找到整个协议栈的主函数main（）函数，在85行（通过Tools->Options选项的Editor栏中设置showlinenumbers即可显示行号）：
HAL_BOARD_INIT（）;鼠标双击这个函数选定然后右击，选择跳转到函数定义处，具体如图4.7所示：
2.还是在hal_board_cfg.h这个文件中，我们将116行和123行的ACTIVE_HIGH改为ACTIVE_LOW,这是因为我们的LED灯是IO口低电平触发亮。
通过以上两步，相关的LED函数就可以正常使用了。
到此为止，协调器的编程已经基本结束，下面回忆一下上述代码所做的基本工作。
（1）删除了协议栈中的GenericApp.c文件，然后添加了两个文件：
Coordinator.c和Enddevice.c。
（2）给出了Coordinator.c的代码，并给出了部分注释，其中Coordinator.c文件中很多代码格式是固定的，读者只需要熟悉这些代码格式即可。
在Workspace下面的下拉列表框中选择CoordinatorEB，然后右键单击Enddevice.c，在弹出的下拉菜单中选择Options，如图4.8所示。
图4.8Options选项设置
在弹出的对话框中，选择Excludefrombuild，如图4.9所示。
图4.9Excludefrombuild
此时，Enddevice.c文件会呈灰白显示状态。
同时可以打开Tools文件夹可以看到f8wEndev．cfg和f8wRouter.cfg文件也是呈灰白显示状态，文件呈灰白显示状态说明该文件不参与编译，ZigBee协议栈正是使用这种方式实现对源文件编译的控制。
f8w2530.xcl，f8wConfig.cfg，f8wCoord.cfg三个文件包含了节点的配置信息，具体功能如下：
（1）f8w2530.xcl----包含了CC2530单片机的链接控制指令（如定义堆栈大小、内存分配等），一般不需要改动。
（2）f8wConfig.cfg----包含了信道选择，网络号等有关的链接命令。
例如：
下列代码定义了建立网络的信道默认为11，即从11信道上建立ZigBee无线网络，第59行定义了ZigBee无线网络的网络号。
因此如果想从其他信道上建立zigbee网络和修改网络号，就可以在此修改。
（3）f8wCoord.cfg----定义了设备类型
前文讲到zigbee无线网络中的设备类型有协调器，路由器和终端节点。
下述代码就定义了该设备具有协调器和路由器的功能。
下面讲解一下zigbee协议栈的编译以及下载。
点击工具栏上的Make按钮或者点击Project下的Make，即可实现zigbee协议栈的编译。
编译完成后，在窗口下方会自动弹出Message窗口，显示编译过程中的警告和出错信息。
Message窗口如图4.10所示。
图4.10Message窗口
最后，用CC2530仿真器将开发板和电脑连接起来，复位一下仿真器，然后选择工具栏上的Debug按钮或者点击Project下的DownloadandDebug，即可实现程序的下载。
（2）终端节点程序
下面介绍一下终端节点的程序设计步骤。
首先，在Workspace下面的下拉列表框中选择EndDeviceEB，然后右键单击Coordinator.c文件，在弹出的下拉菜单中选择Options，在弹出的对话框中，选择Excludefrombuild，此时，Coordinator.c文件会呈灰白显示状态。
在Enddevice.c文件中输入以下代码：
#include"OSAL.h"
#include"AF.h"
#include"ZDApp.h"
#include"ZDObject.h"
#include"ZDProfile.h"
#include"GenericApp.h"
#include"DebugTrace.h"
#if!
defined（WIN32）
#include"OnBoard.h"
#endif
#include"hal_led.h"
#include"hal_key.h"
#include"hal_uart.h"
constcId_tGenericApp_ClusterList[GENERICAPP_MAX_CLUSTERS]=
{
GENERICAPP_CLUSTERID
};
constSimpleDescriptionFormat_tGenericApp_SimpleDesc=
{
GENERICAPP_ENDPOINT,//intEndpoint;
GENERICAPP_PROFID,//uint16AppProfId[2];
GENERICAPP_DEVICEID,//uint16AppDeviceId[2];
GENERICAPP_DEVICE_VERSION,//intAppDevVer:
4;
GENERICAPP_FLAGS,//intAppFlags:
4;
GENERICAPP_MAX_CLUSTERS,//byteAppNumInClusters;
（cId_t*）GenericApp_ClusterList,//byte*pAppInClusterList;
GENERICAPP_MAX_CLUSTERS,//byteAppNumInClusters;
（cId_t*）GenericApp_ClusterList//byte*pAppInClusterList;
};
endPointDesc_tGenericApp_epDesc;
byteGenericApp_TaskID;
devStates_tGenericApp_NwkState;
byteGenericA
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