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1、*实践教学*兰州理工大学计算机与通信学院2013年春季学期嵌入式系统开发技术课程设计题 目： 2.4G各信道信号强度测试实验 专业班级： 通信工程4班 姓 名： 牛毅 学 号： 10250424 指导教师： 薛建斌 成 绩： 目 录摘 要1前 言2一 CC2530 基本介绍31.1CC2530 芯片基本介绍31.2.2 电源引脚功能51.2.3 控制线引脚51.2.4 增强型 8051 内核51.2.5复位6二 CC2530 RF模块以及信号信道分配模式7三 设计流程83.1 CC2530 模块进行简单的点到点无线通信83.2 设计原理及说明83.3 设计步骤83.4 程序流程图10四 测试1
2、7五 参考文献19总 结20致 谢21摘 要在嵌入式操作系统上，Linux一直因其内核精简、代码开发、基于移植等特点使得嵌入式能力更加强大。而本设计是嵌入式应用里比较简单的一个实现，是针对嵌入式开发板CC2530的一个模块进行构建和设计的，要实现的是两个CC2530间的RF的无线通信，并且要对各个信道信号进行监测，嵌入式开发是现阶段，现世界比较流行的开发模式。在模块设计中，在两个CC2530的RF模块间进行无线通信，并且在无线通信的基础上进行2.4G 频段信道11-26 各个信道的信号强度分析与测试。本次课程设计使用CC2530的RF射频CC2530RF功能模块及带有RF功能模块的智能主板分析
3、2.4G频段信道11-26各个信道的信号强度。而且测试的效果是通过LED灯的亮灭来进行监测的。关键词:RF的无线通信、CC2530、2.4G信道信号监测前 言嵌入式系统（Embedded system）是一种专用的计算机系统，是以应用为中心，计算机技术为中心，硬件软件可裁剪的系统。作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、ATM、智能手机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。而本设计是嵌入式应用里比较简单的一个实现，是针对嵌入式开发板C
4、C2530的一个模块进行构建和设计的，要实现的是两个CC2530间的RF的无线通信，并且要对各个信道信号进行监测，嵌入式开发是现阶段，现世界比较流行的开发模式。嵌入式系统是计算机技术、通信技术、半导体技术、微电子技术、语音图象数据传输技术，甚至传感器等先进技术和具体应用对象相结合后的更新换代产品。因此往往是技术密集、投资强度大、高度分散、不断创新的知识密集型系统。嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务，设计人员能够对它进行优化，减小尺寸降低成本。由于
5、嵌入式系统通常进行大量生产。 嵌入式系统的核心是由一个或几个预先编程好以用来执行少数几项任务的微处理器或者单片机组成。信息时代，数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机，为嵌入式市场展现了美好的前景，同时也对嵌入式生产厂商提出了新的挑战，从中我们可以看出未来嵌入式系统的几大发展趋势。一 CC2530 基本介绍1.1CC2530 芯片基本介绍CC2530 芯片具有如下主要性能：高性能和低功耗的 8051微控制器核；32 KB、64 KB或128KB 的系统内可编程闪存；8-KB RAM，具备在各种供电方式下的数据保持能力；集成符合 IEEE 802.15.4标准的 2.4GHz 的RF 无线电
6、收发机；极高的接收灵敏度和抗干扰性能； 可编程的输出功率高达 4.5dBm；只需一个晶振，即可满足网状网络系统的需要；在供电模式 1 时仅 24mA 的流耗 4s 就能唤醒系统；在睡眠定时器运行时仅 1A 的流耗；在供电模式 3 时仅0.4A 的流耗，外部中断能唤醒系统；硬件支持 CSMA/CA 功能；较宽的电压范围（2.03.6V）；支持精确的数字化 RSSI/LQI 和强大的 5 通道DMA；具有捕获功能的 32KHz睡眠定时器；具有电视监视器和温度传感器；具有 8 路舒服和可配置分辨率的 12位 ADC；集成了 AES安全协处理器；带有 2 个支持多种串行通信协议的强大 USART，以及
7、 1 个符合 IEEE802.15.4 规范的MAC定时器，1个 16 位定时器和 1 个8位定时器；强大和灵活的开发工具。1.2.1 、CC2530 芯片引脚功能CC2530 芯片如图1所示，它采用 6 mm6 mm的 QFN 封装，共有 40 个引脚。全部引脚可以分为 I/O 端口线引脚，电源线引脚和控制线引脚三类。 CC2530 有 21 个可编程的 I/O 口引脚，P0、P1 口是完全的 8 位口，P2 口只有 5 个可使用的位。通过软件设定一组 SFR 寄存器的位和字节，可使这些引脚作为通常的 I/O 口或作为连接 ADC、计时器或 USART 部件的外围设备 I/O 口使用。 I/
8、O 口有下面的关键特性：可设置为通常的 I/O 口，也可设置为外围的 I/O 使用；在输入时有上拉和下拉能力；全部 21 个 I/O 口引脚都具有响应外部中断源输入口。如果需要外部中断，可对 I/O 口引脚产生中断，同时外部中断事件也能被用来唤醒休眠模式。 1219 脚（P0_7P0_0）：具有 4mA 的输出驱动能力。 11，9 脚（P1_0，P1_1）：具有 20mA 的驱动能力。 58，3718 脚（P1_7P1_2)：具有4mA 的输出驱动能力。 3238 脚（P2_4P2_0）：具有 4mA 的输出驱动能力。图一CC2530芯片1.2.2 电源引脚功能 AVDD1（28 脚）：为模拟
9、电路连接 2.0V3.6V的电压。 AVDD2（27 脚）：为模拟电路连接 2.0V3.6V的电压。 AVDD3（24 脚）：为模拟电路连接 2.0V3.6V的电压。 AVDD4（29 脚）：为模拟电路连接 2.0V3.6V的电压。 AVDD5（21 脚）：为模拟电路连接 2.0V3.6V的电压。 AVDD6（31 脚）：为模拟电路连接 2.0V3.6V的电压。 DCOUPL（40 脚）：提供1.8V的数字电源去耦电压，不使用外部电路供应。 DVDD1（39 脚）：提供2.0V3.6V 的数字电源连接电压。 DVDD2（10 脚）：提供 2.0V3.6V的数字电源连接电压。 1.2.3 控制线
10、引脚 RBIAS（30 脚）：为参考电流提供精确的偏置电阻。 RESET_N（20 脚）：复位引脚，低电平有效。 RF_N（26 脚）：在 RX 期间向 LNA输入负向射频信号。 RF_P（25 脚）：在 RX 期间向 LNA输入正向射频信号。XOSC_Q1（22 脚）：32MHz 的晶振引脚 1，或外部时钟输入引脚。 XOSC_Q2（23 脚）：32MHz 的晶振引脚 2。 1.2.4 增强型 8051 内核 CC2530 集成了增强工业标准 8051 内核 MCU 核心。该核心使用标准 8051 指令集。每个指令周期中的一个时钟周期与标准 8051 每个指令周期中的 12个时钟周期相对应，
11、并且取消了无用的总线状态，因此其指令执行速度比标准 8051 快。由于指令周期在可能的情况下包含了取指令操作所需的时间，故绝大多数单字节指令在一个时钟周期内完成。除了速度改进之外，增强的 8051 内核也包含了下列增强的架构：第二数据指针；扩展了 18 个中断源。该 8051 内核的目标代码与工业标准 8051 微控制器目标代码兼容。但是，由于与标准8051 使用不同的指令定时，现有的带有定时循环的代码可能需要修改。此外，由于外接设备单元比如定时器的串行端口不同于它们在其他的 8051 内核，包含有使用外接设备单元特殊功能寄存器 SFR 的指令代码将不能正常运行。 Flash 预取默认是不使能
12、的，提高了 CPU 高达 33%的性能。这是以功耗稍有增加为代价的，但是因为它更快，所以在大多数情况下提高了能源消耗。可以在FCTL寄存器中使能Flash预取。1.2.5复位 CC2530有 5个复位源：强置输入引脚 RESET_N为低电平；上电复位；掉电复位；看门狗定时器复位；时钟丢失复位。复位后的初始状况如下：I/O 引脚设置为输入、上拉状态（P1.0 和P1.1 为输入，但是没有上拉/下拉）；CPU 的程序计数器设置为 0x0000，程序从这里开始运行；所有外部设备的寄存器初始化到它们的复位值（参考有关寄存器的描述）；看门狗定时器禁止； 时钟丢失检测禁止。 二 CC2530 RF模块以及
13、信号信道分配模式RF是CC2530的射频模块，无线信道的分配IEEE 802154 规范的物理层定义了三个载波频段用于收发数据：8688686 MHz、902928 MHz和 24002 4835 MHz。在这三个频段上发送数据使用的速率、信号处理过程以及调制方式等方面都存在着一定的差异，其中 2 400 MHz 频段的数据传输速率为 250 kbits，915 MHz、868 MHz 分别为40 kbits 和20 kbits。 IEEE 802.154 规范定义了 27 个物理信道，信道编号从 0 至 26，每个具体的信道对应着一个中心频率，这 27 个物理信道覆盖了以上 3个不同的频段。
14、不同的频段所对应的宽度不同，标准规定 868 MHz 频段定义了 1 个信道(0 号信道)；915 MHz 频段定义了 10个信道(110 号信道)；2 400 MHz 频段定义了 16 个信道(1126 号信道)。这些信道的中心频率定义如下： F=8683 MHz k=0 F=906+2(k-1)MHz k=1，2，10 F=2405+5(k-11)MHz k=11，12，26 式中：k 为信道编号，F 为信道对应的中心频率。通常，ZigBee 硬件设备不能同时兼容两个工作频段，在选择时，应符合当地无线电管理委员会的规定。 由于 868868 6 MHz 频段主要用于欧洲， 902928 M
15、Hz 频段用于北美， 4002483.5 MHz频段可以用于全球，因此在中国所采用的都是2400MHz的工作频段。三 设计流程3.1 CC2530 模块进行简单的点到点无线通信3.2 设计原理及说明 实验主要分为 3 大部分，第一部分为初始化与 RF 相关的信息；第二部分为发送数据和接收数据；最后为选择模块功能函数。其中模块功能的选择是通过开发板上的按键来选择的，其中按键功能分配如下：SW1 - 开始测试（进入功能选择菜单） SW2 - 设置模块为接收功能（Light） SW3 - 设置模块为发送功能（Switch） SW4 - 发送模块发送命令按键 当发送模块按下 SW4 时，将发射一个控制命令，接收模块在接收到该命令后，将控制LDE1 的亮或者灭。其中 LED6 为工作指示灯，当工作不正常时，LED5 将为亮状态。 3.3 设计步骤1、给智能
