Zigbee之旅（九）：几个重要的CC2430基础实验——系统睡眠...

znck007 · 发表于 2014-2-9 10:43:07

一、承上启下

　　这一篇，我们来讨论一下CC2430的睡眠功能及唤醒方法。在实际运用中的CC2430节点一般是靠电池来供电，因此对其功耗的控制显得至关重要。

　　下面是摘自CC2430中文手册对CC2430的4种功耗模式的介绍：

　　从上表中可看出，CC2430共有4种电源模式：PM0（完全清醒），PM1（有点瞌睡）、PM2（半醒半睡）、PM3（睡的很死）。越靠后，被关闭的功能越多，功耗也越来越低。它们之间的转化关系如下：

　　把 PM1、PM2 唤醒到PM0，有三种方式：复位、外部中断、睡眠定时器中断；但把 PM3 唤醒到 PM0，只有两种方式：复位、外部中断（这是因为在 PM3下，所有振荡器均停止工作，睡眠定时器当然也熄火啦~）

　　下面我们通过一个小实验，来介绍如何进入睡眠模式，以及如何唤醒到 PM0 状态。

二、系统睡眠及中断唤醒实验（1）实验简介　　系统初始化，处于PM0
　　→ 进入PM1
　　→ 1s后被睡眠定时器唤醒为PM0
　　→ 进入PM2
　　→ 2s后被睡眠定时器唤醒为PM0
　　→ 进入PM3
　　→ 等待按键S1按下，触发外部中断，被唤醒为PM0

（2）程序流程图

　　（注：上图中的圆角框表示系统的运行状况）

（3）实验源码及剖析（下面的框框是可以点的~）
头文件及宏定义
/*
实验说明：中断唤醒睡眠实验，分别介绍三种睡眠模式下的唤醒
*/

#include <ioCC2430.h>
#define LED_ON  0
#define LED_OFF 1#define led1 P1_0
#define led2 P1_1
#define led3 P1_2
#define led4 P1_3

子函数
/*系统时钟初始化
-------------------------------------------------------*/
void xtal_init(void)
{
  SLEEP &= ~0x04;          //都上电
  while(!(SLEEP & 0x40));    //晶体振荡器开启且稳定
  CLKCON &= ~0x47;       //选择32MHz 晶体振荡器
  SLEEP |= 0x04;
}

/*LED初始化
-------------------------------------------------------*/
void led_init(void)
{
  P1SEL  = 0x00;       //P1为普通 I/O 口
  P1DIR |= 0x0F;       //P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 输出

  led1 = LED_OFF;       //关闭所有LED
  led2 = LED_OFF;
  led3 = LED_OFF;
  led4 = LED_OFF;
}

/*外部中断初始化
-------------------------------------------------------*/
void io_init(void)
{
P0INP &= ~0X02; //P0.1有上拉、下拉

EA = 1;          //总中断允许

IEN1  |=  0X20; // P0IE = 1，P0中断使能

PICTL |=  0X09; //P0.1允许中断，下降沿触发

P0IFG &= ~0x02; //P0.1中断标志清0
}

/*睡眠定时器中断初始化
-------------------------------------------------------*/
void sleepTimer_init(void)
{
  STIF=0; //睡眠定时器中断标志清0

  STIE=1; //开睡眠定时器中断

  EA=1;    //开总中断
}

/*设置睡眠定时器的定时间隔
-------------------------------------------------------*/
void setSleepTimer(unsigned int sec)
{
  unsigned long sleepTimer = 0;

  sleepTimer |= ST0;                   //取得目前的睡眠定时器的计数值
  sleepTimer |= (unsigned long)ST1 << 8;
  sleepTimer |= (unsigned long)ST2 << 16;

  sleepTimer += ((unsigned long)sec * (unsigned long)32768); //加上所需要的定时时长

  ST2 = (unsigned char)(sleepTimer >> 16); //设置睡眠定时器的比较值
  ST1 = (unsigned char)(sleepTimer >> 8);
  ST0 = (unsigned char)sleepTimer;
}

/*选择电源模式
-------------------------------------------------------*/
void PowerMode(unsigned char mode)
{
  if(mode<4)
  {
SLEEP &= 0xfc;    //将SLEEP.MODE清0
SLEEP |= mode;    //选择电源模式
PCON |= 0x01;       //启用此电源模式
  }
}

/*延时函数
-------------------------------------------------------*/
void Delay(unsigned int n)
{
  unsigned int i,j;
  for(i=0;i<n;i++)
for(j=0;j<1000;j++);
}

主函数
/*主函数
-------------------------------------------------------*/
void main(void)
{
  xtal_init();
  led_init();

  //PM0状态，亮灯并延时
  led1 = LED_ON;       //亮LED1，表示统在PM0模式工作
  Delay(10);

  //PM1状态，灭灯
  setSleepTimer(1);    //设置睡眠定时器的定时间隔为1s
  sleepTimer_init();    //开睡眠定时器中断
  led1 = LED_OFF;
  PowerMode(1);       //设置电源模式为PM1

  //1s后，由PM1进入PM0，亮灯并延时
  led1 = LED_ON;
  Delay(50);

  //PM2，灭灯
  setSleepTimer(2);    //设置睡眠定时器的定时间隔为2s
  led1 = LED_OFF;
  PowerMode(2);       //设置电源模式为PM2

  //2s后，由PM2进入PM0，亮灯并延时
  led1=0;
  Delay(50);

  //PM3，灭灯
  io_init();          //初始化外部中断
  led1 = LED_OFF;
  PowerMode(3);       //设置电源模式为PM3

  //当外部中断发生时，由PM3进入PM0，亮灯
  led1 = LED_ON;

  while(1);
}

中断服务程序
/*外部中断服务程序
-------------------------------------------------------*/
#pragma vector = P0INT_VECTOR
__interrupt void P0_ISR(void)
{
  EA = 0;                      //关中断

  Delay(50);

  if((P0IFG & 0x02 ) >0 )       //按键中断
  {
P0IFG &= ~0x02;             //P0.1中断标志清0
  }
  P0IF = 0;                      //P0中断标志清0

  EA = 1;                      //开中断
}

/*睡眠定时器中断服务程序
-------------------------------------------------------*/
#pragma vector= ST_VECTOR
__interrupt void sleepTimer_IRQ(void)
{
  EA=0;    //关中断

  STIF=0; //睡眠定时器中断标志清0

  EA=1;    //开中断
}

　　关于如何使用睡眠定时器来唤醒系统，可以总结为如下流程：开睡眠定时器中断 → 设置睡眠定时器的定时间隔 → 设置电源模式

　　（注：“设置睡眠定时器的定时间隔”这一步一定要在“设置电源模式”之前，因为进入睡眠后系统就不会继续执行程序了）

　　接下来，我们重点关注一下设置睡眠定时器定时间隔的子函数：setSleepTimer

　　首先对睡眠定时器简单的介绍一下：它是运行于32.768kHz的24位定时器，当系统运行在除了PM3之外的所有的电源模式下，睡眠定时器都会不间断运行。

　　睡眠定时器使用的寄存器有：ST0，ST1，ST2。下面是摘自CC2430中文手册对其功能的详细介绍：

　　可以看出，它们的功能包括两方面：读，写。

　　读：用于读取当前定时器的计数值，读的顺序必须遵循：读ST0 → 读ST1 → 读ST2

　　写：用于设置定时器的比较值（当定时器的计数值=比较值时，产生中断），写的顺序必须遵循：写ST2 → 写ST1 → 写ST0

　　OK，接下来我们结合源码来讲解：

　　（1）首先，定义一个unsigned long型变量（32位）sleepTimer，用于接收睡眠定时器的当前计数值：

  unsigned long sleepTimer = 0;

  sleepTimer |= ST0;                   //取得目前的睡眠定时器的计数值
  sleepTimer |= (unsigned long)ST1 << 8;
  sleepTimer |= (unsigned long)ST2 << 16;

　　（2）然后加上所需要的定时间隔：

sleepTimer += ((unsigned long)sec * (unsigned long)32768); //加上所需要的定时时长

　　此处需要稍微解释一下：

　　为什么1s就代表着32768？因为定时器是工作在32.768kHz之下，所以定时器每加1，需耗时1/32768 s；加32768，就需要1s；

　　（3）最后将sleepTimer的值作为定时器的比较值：

  ST2 = (unsigned char)(sleepTimer >> 16); //设置睡眠定时器的比较值
  ST1 = (unsigned char)(sleepTimer >> 8);
  ST0 = (unsigned char)sleepTimer;

　　这样，就可成功设置定时器的定时周期啦~

　　（注：至于源码的其他部分，相信结合着详细的注释，大家可以轻松看懂，在此不作赘述）

（4）实验结果

　　运行程序，观察LED1，现象为：LED1闪烁(即亮->灭1次)，1s后再次闪烁，2s后再次闪烁，然后保持熄灭状态，然后按下S1，LED1亮。

　　实验现象和预期完全吻合，Over~

三、结语

　　吁~ 抽出2天的课余时间，终于搞定了这篇日志。真的发现写博，特别是写一篇“读者友好”的博文，的确是一项体力活：严谨性、美观性、逻辑性...都是要考虑的事儿。

　　每次贴代码都嫌太长，但又不太愿意使用博客园自带的折叠工具。因此在本篇博文中，笔者试探性的加入了一些JQuery元素，实现了代码的平滑折叠，还是有小小的成就感嘀，呵呵（JQuery菜鸟，高手勿笑~）。但当局者迷，我并不知这样做是否真正增强了文章的可读性，欢迎读者朋友作出评论

　　这一个月，笔者真正决定在博客园扎下根来，于是花费了大量的课余时间在博文的写作上。初次写博，虽然评论很少，但大部分日志都有500以上的点击率，也算是对我的小小的鼓励！在博客园发表关于单片机的内容，的确需要勇气，不过我会坚持写下去的~

　　从开始到现在的九篇博文，重点是CC2430芯片上的基本硬件模块的运用。到此为止，我们基本上把CC2430上的大部分外设都过了一遍，但是还有比如Flash存取、随机数发生器、AES协处理器、射频通信等，还没涉及到。不过Zigbee之旅并未结束，笔者打算在下一个主题（Z-Stack协议的实现）中，再来有选择性的把这些遗漏之处补齐。

　　下一篇博文，笔者打算以一个稍带综合性与扩展性的小实验——“温度监测系统”来结束Zigbee的首次旅行，讲解一下如何去综合运用前面学到的知识点。

　　其实根本没有资格称“讲解”，作为一个初学者，笔者只希望在写博的过程中与读者互勉，共同进步！