通信实训JennicWSN.docx

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通信实训JennicWSN

目录

实验一Jennic-WSN开发环境1

实验二GPIO及LCD使用实验4

实验三简单点对点无线通信实验8

实验四两个EndDevice之间的无线通信实验13

实验五DIO中断实验21

实验六定时器实验25

实验七UART实验29

实验八ADC及数据采集实验34

实验九休眠和掉电保护实验40

心得体会47

实验一Jennic-WSN开发环境

一、实验内容

1.熟悉基于JN5139芯片所设计的WSN开发板及其部件。

2.软件的安装于调试。

3．熟悉常用API接口函数。

二、实验原理

1.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（引脚编号如图1-4所示，功能如表1-1所示）；

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。

2.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公司网站上获得该文件）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：

①用串口线连接PC机和目标板或模块。

②运行Flash可编程器，选择PC机与目标板相连的串行通讯端口。

③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。

④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。

⑤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。

⑥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。

（3）常用API接口函数介绍

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（）

结点从内存供电的休眠模式唤醒的时候将进入这个函数。

启动后所有的内存数据都没有丢失。

如果设备不需要休眠唤醒功能，这个函数可以为空。

用户可根据具体的应用设计该函数。

一般情况下，该函数会调用AppColdStart（）重新启动设备。

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内容。

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

一、实验内容

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。

二、实验原理

1.AppColdStart（）

作用：

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：

a.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）；b.调用初始化子程序。

2.AppWarmStart（）

作用：

该函数会调用AppColdStart（）重新启动设备。

3.JZS_vStartStack（）

作用：

启动网络，设备作为Coordinator启动。

4.JZA_vAppEventHandler（）

作用：

BOS周期性地调用该函数处理硬件中断。

进行网络状态的判断和按钮的检查。

检查若有按键，则调用按键程序。

5.按键子程序vProcessSplashKeyPress（）

作用：

通过调用该程序，对按键进行处理，利用case语句：

按键0，LED0亮灭；按键1，LED1亮灭；按键2，LED2亮灭；按键3，LED3亮灭。

6.vInit（）

作用：

a.初始化LED和按键；b.调用函数JZS_u32InitSystem（TRUE）来初始化ZigBee协议栈；c.调用bBosRun（TRUE）来启动操作系统BOS。

三、软件设计

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。

（1）流程图：

（2）工作过程：

①执行AppColdStart（）函数，设置信道号和PANID；

②调用vInit（）函数，初始化按键、LED灯和协议栈，并且启动BOS时钟；

③调用JZS_vStartStack（）函数，启动网络，启动成功后，灭灯0；

④调用JZA_vAppEventHandler（）函数（BOS时钟周期性调用函数），如果网络启动成功，则读取按键值，若有键按下，则将按键允许标志去掉，然后调用按键子程序，最后周期性调用vAppTick（）函数，用于按键消抖；

⑤调用按键子程序vProcessSplashKeyPress（），执行按键指令，控制相应LED灯亮灭，以达到设计要求。

2.实现LED自动闪烁，周期1秒。

（1）流程图：

（2）工作过程：

①执行AppColdStart（）函数，设置信道号和PANID；

②调用vInit（）函数，初始化按键、LED灯和协议栈，并且启动BOS时钟；

③调用JZS_vStartStack（）函数，启动网络，启动成功后，灭灯0；

④调用JZA_vAppEventHandler（）函数（BOS时钟周期性调用函数），如果网络启动成功，则用bBosCreateTimer（）函数周期性调用vAppTick（）函数，周期为1s；

⑤调用vAppTick（）函数，定义一个标志位变量LED，LED从0~2循环变化，利用vLedControl（LED,TRUE），并且在函数结尾再自己调用自己，使LED灯实现周期性闪烁。

3.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）流程图：

（2）工作过程：

①执行AppColdStart（）函数，设置信道号和PANID；

②调用vInit（）函数，初始化按键、LED灯和协议栈，并且启动BOS时钟；

③调用JZS_vStartStack（）函数，启动网络。

④调用JZA_vAppEventHandler（）函数（BOS时钟周期性调用函数），如果网络启动成功，则读取按键值，接下来调用vLcdShadowClear（）函数清除影子内存，display（shu,SIZE,2）函数写影子内存vLcdRefresh（）函数液晶显示，若有键按下，则将按键允许标志去掉，然后调用按键子程序，最后周期性调用vAppTick（）函数，用于按键消抖；

⑤调用按键子程序vProcessSplashKeyPress（），执行case语句：

按键0，调用jia（）函数，对液晶显示的数进行加1；按键1，调用jian（）函数，对液晶显示的数进行减1；

四、实验结果与分析

1.SW0~SW3分别控制LED0~LED3，按下对应的键，就能使对应的灯改变当前状态，如果亮的就灭，如果灭的就亮，符合设计要求。

2.网络启动成功（LED0灭）后，LED灯从0~3以周期1秒的速度自动闪烁，符合设计要求。

3.网络启动成功后，液晶上显示初始数据“0001”，此时按下按键SW0，LCD显示数据加1；按下按键SW1，LCD显示数据减1。

符合设计要求。

五、存在问题和解决方法

1.在做第二个设计的时候，发现自动从0~3自动闪烁不能实现。

解决方法：

在周期性调用的vAppTick（）函数中，在将LED赋值后还要调用函数自身，这也才能达到此函数不停的执行，LED灯自动闪烁。

2.第三个设计中，数据不能正常显示，显示的是一些乱码。

解决方法：

将4位数据转换成四个字符显示，这样就可以正常显示了。

实验三简单点对点无线通信实验

一、实验内容

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。

二、实验原理

1.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。

2.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。

在程序设计中可对接收到的数据进行处理，也可根据接收的指令进行操作。

3.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。

三、软件设计

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。

（1）流程图：

Coordinator：

Enddevice：

（2）工作过程：

Coordinator：

执行AppColdStart（）函数，设置信道号和PANID；调用vInit（）函数，初始化按键、LED灯和协议栈，并且启动BOS时钟；调用JZS_vStartStack（）函数，启动网络，启动后，灭灯0，若有新结点加入，灭灯1；判断是否SW3被按下，若按下了则调用vSendData（）函数向enddevice发送一个数据2；在程序运行过程中若接收到MSG信息，则调用vLedControl（0,bToggle）控制coord的灯0亮灭。

Enddevice：

执行AppColdStart（）函数，设置信道号和PANID；调用vInit（）函数，初始化按键、LED灯和协议栈，并且启动BOS时钟；调用JZS_vStartStack（）函数，加入网络，加入成功后，灭灯0；判断是否SW0被按下，若按下了则调用vSendData（）函数向coordinator发送一个数据2；在程序运行过程中若接收到MSG信息，则调用vLedControl（3,bToggle）控制enddevice的灯3亮灭。

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）流程图：

Coordinator：

Enddevice：

（2）工作过程：

Coordinator：

执行AppColdStart（）函数，设置信道号和PANID；调用vInit（）函数，初始化按键、LED灯和协议栈，并且启动BOS时钟；调用JZS_vStartStack（）函数，启动网络，启动后，灭灯0，若有新结点加入，灭灯1；判断是否SW0被按下，若按下了，则调用vLcdShadowClear（）函数清除影子内存，display（y,SIZE,2）函数写影子内存，再写影子内存前将数据转换成字符，vLcdRefresh（）函数将影子内存的内容复制到LCD并显示，调用函数vSendData（）向enddevice发送x；在程序运行过程中若接收到enddevice发送的数据，则调用vLedControl（3,bToggle）控制coordinator的灯3亮灭，再调用vLcdShadowClear（）、display（y,SIZE,2）、vLcdRefresh（）三个函数显示，再调用函数vSendData（）向enddevice发送x。

Enddevice：

执行AppColdStart（）函数，设置信道号和PANID；调用vInit（）函数，初始化按键、LED灯和协议栈，并且启动BOS时钟；调用JZS_vStartStack（）函数，加入网络，加入成功后，灭灯0；判断若接收到coordinator发送的数据，则调用vLedControl（3,bToggle）控制coordinator的灯3亮灭，再将接收的数据加11（本人学号），最后调用BOS时钟周期性调用vAppTick函数，函数中调用vSendData（）向coordinator发送x，这样就能实现定时发送。

四、实验结果与分析

1.网络启动成功后，即coordinator灯0,1熄灭，enddevice灯1熄灭；按下coordinator的SW3，则enddevice的LED3亮，按下enddevice的SW0，则coordinator的LED0亮。

可见能够达到按键控制对方的效果，符合设计要求。

2.网络启动成功后，即coordinator灯0,1熄灭，enddevice灯1熄灭；按下coordinator的SW0液晶上显示初始数据“0011”，接下来enddevice的LED3状态变化，1s后coordinatorLED3状态改变，且显示数据加11，这样循环下去。

可见符合设计要求。

分析：

在网络启动后，有新结点加入时coordinator可以获得其短地址，因此可以将数据发送给enddevice，enddevice在接收到coordinator的消息后也相应获得了其短地址，接下去就可以相互发送数据。

五、存在问题和解决方法

1.在下载完程序运行时，coordinator的灯0无法熄灭，从而导致所有操作无效。

解决方法：

coordinator的LED0不灭，说明无法启动网络，此时应该考虑信道干扰问题，所以我将信道改了一下，改了16号信道，再运行就成功了。

2.液晶不能正常显示。

解决方法：

经考虑发现，发送接收的数据，显示的是字符，所以不能直接将接收的数据写入影子内存，所以我在display（）函数中最前面加入了数据转换成字符的语句，接下来再进行写影子内存，这样显示就正常了。

实验四两个EndDevice之间的无线通信实验

一、实验内容

1.分别为Coordinator和EndDevice设计一个程序，其功能为：

Coordinator负责建立网络和分配短地址。

按下EndDeviceA的按钮SW0发送广播请求绑定信息，LED0闪烁，收到该信息的EndDeviceB的LED0闪烁，按下其按钮SW0则返回绑定应答信息，同时LED0处于点亮状态，EndDeviceA收到应答后LED0也处于点亮状态，表示双方绑定成功。

之后按动每个EndDevice的按钮SW2、SW3可分别切换对方对应LED亮/灭状态。

如果按下任何EndDevice的SW1则解除绑定，各EndDevice的LED0灭，且LED1闪烁3秒。

2.分别为Coordinator和EndDevice设计一个程序，其功能为：

Coordinator负责建立网络和分配短地址及绑定的媒介。

按动EndDevice按钮SW0，向Coordinator发送绑定请求信息，LED0闪烁10秒，Coordinator收到该信息后记录其短地址并定时10秒，按动另外一个EndDevice的按钮SW0向Coordinator发送绑定应答信息，LED0闪烁5秒，在有效定时时间10秒内若Coordinator收到该应答信号，则记录其短地址，分别将记录的两个短地址发送给两个对应EndDevice，两个EndDevice收到短地址后分别点亮LED0（不再闪烁），若在规定时间内没有建立绑定关系，超时后灭LED0。

如果按下任何EndDevice的SW1则解除绑定，各EndDevice的LED0灭，且LED1闪烁3秒。

绑定状态下按动每个EndDevice的按钮SW2、SW3可分别切换对方对应LED亮/灭状态。

二、实验原理

1.通过对方的MAC地址获得它的16位短地址

在基于JennicZigBee协议栈中，每个设备必须知道对方的16位短地址，才能进行直接通信，而16位短地址是在EndDevice或Router加入网络时由Coordinator动态分配的。

如果一个设备（请求者）知道另一个设备的MAC地址时，则请求者可通过调用zdpNwkAddrReq（）函数广播查寻与该MAC地址相匹配的结点，当匹配的结点收到该数据包则返回自己的短地址给请求者，请求者即可用该短地址与其进行通信。

2.通过广播请求对方绑定获得它的16位短地址

在使用afdeDataRequest（）函数发送数据包时，将16位的目标地址设置为0xffff，即可以广播的形式将数据包发送出去。

一个设备（请求者）想获取另一个设备的16位短地址的方法是：

发送一个广播请求绑定指令数据包，符合条件的结点（如判断指令包内容，按下按钮等）发送应答包（含自己的短地址）给请求者，请求者即可用该短地址与其进行通信。

3.通过发送请求/应答绑定信息给Coordinator获得对方的16位短地址

按动EndDevice或Router按钮，调用afdeDataRequest（）函数向Coordinator发送绑定请求信息，Coordinator收到该信息后记录其短地址并定时，按动另外一个结点的按钮使用afdeDataRequest（）函数向Coordinator发送绑定应答信息，在有效定时时间内若Coordinator收到该应答信号，则记录其短地址，分别将记录的两个段地址发送给两个对应结点，两个结点收到短地址后便可以相互直接通信。

4.网络地址请求函数zdpNwkAddrReq（）

在Coordinator与EndDevice实现的点对点实验介绍了Coordinator获取16位短地址的方法，而对于EndDevice和Router，当一个结点知道另一个结点的MAC地址后，则可以通过