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1.引言 近年來隨著數字技術，微電子技術以及通信技術的發展，無線通信技術憑借其組網時受地理環境制約小這一巨大優勢，在許多領域逐漸得到重視。ZigBee 是一個符合IEEE802.15.4 標準的新興無線技術協議，具有優秀無線物理層的全部優點：低功耗，低成本，低復雜度，而且增加了邏輯網絡，網絡安全和應用層。Zigbee工作在全球通用的2.4GHz 的公用頻帶，傳輸速率為250Kb/s，40Kb/s，20Kb/s，其支持者聯合起來成立了ZigBee 聯盟，最初的七個發起者包括：Emer、Honeywell、Invensys、三菱、 摩托羅拉、三星和飛利浦，到現在聯盟已經發展到有了70 個成員，他們提供網絡層到應用層上的協議，保證ZigBee 有良好的市場前景。ZigBee 主要應用在監測和控制領域，包括：工業控制，消費性電子設備，汽車自動化，家庭和樓宇自動化，以及醫用設備控制等。 2.CC2430 簡介 CC2430 芯片是Chipcon 公司推出的用來實現嵌入式ZigBee 應用的片上系統。它支持2.4GHz IEEE 802.15.4/ZigBee 協議。根據芯片內置閃存的不同容量，提供給用戶3 個版本，即CC2430-F32/64/128，片上flash 分別是32k，64k 和128k。[3]CC2430 在片上集成了8 位的8051 單片機，模數轉換器，定時器，看門狗，ASE 協處理器，Flash 控制器，DMA 控制器，復位電路，串行通訊接口以及21 個可編程引腳等。 CC2430 芯片的主要特點是： (1)采用0.18μm CMOS 工藝生產，工作時的電流損耗為27mA；在接受和發射模式下，電流損耗分別低于27mA 或25mA。CC2430 具有從休眠模式轉換到主動模式用時短的特性，特別適合那些要求電池壽命的應用。 (2)硬件支持CSMA/CA 功能。 (3)較寬的電壓范圍。 (4)數字化的RSSI/LQI 支持和強大的DMA 功能。 (5)具有電池監測和溫度感測功能。 (6)強大和靈活的開發工具。 3.片上串行通訊 CC2430 有兩個片上串行通訊接口(USART)，分別是USART0 和USART1。他們具有相同的功能，分別具有各自的引腳，可以工作在異步UART 模式或者同步SPI 模式下。 3.1 UART 模式 當作為異步串行接口，使用UART 模式時，有兩種線路構成可供選擇。一種是只包含RXT，TXD 的雙線構成，另一種是比雙線構成多包含了RTS 和CTS 的四線構成。 UART 模式具有以下特點： 具有8 或者9 位數據位；奇校驗，偶校驗或者無奇偶校驗；可配置起始位和停止位電平；可配置低有效位優先傳送或者高有效位優先傳送；獨立的接受和發送中斷；獨立的接受和發送DMA 觸發；奇偶校驗和幀校驗錯誤狀態；提供全雙工異步傳輸，接收器中的位同步不影響發送功能。 3.2 SPI 模式 SPI 模式通過3 線或者4 線接口與外部系統進行同步串行通訊。接口由MOSI，MISO，SCK和SS_N 構成。 SPI 模式具有以下特點：分為主從模式；可配置SCK 極性和相位；可配置低有效位優先傳送或者高有效位優先傳送。 3.3 引腳分配 CC2430 的片上串行通訊接口在每種模式下分別都有兩組引腳可供選擇，分配情況如表1所示。 4.實現串行通訊 對CC2430 片上USATR 接口的控制是通過對配置寄存器實現的，下面介紹如何實現通訊。 4.1 選擇、配置USART 接口和引腳 接口和引腳的選擇是通過配置寄存器PERCFG(OxF1)1 位和0 位實現的，假設此時需要用到USART0 的位置1，即P0_2，P0_3，P0_4，P0_5 四個引腳，需要如下語句： PERCFG = (PERCFG&"0x01)|0x00; 選擇好USART 接口和位置后，需要為相應的引腳選擇功能，主要分為通用輸入/輸出功能和外設功能，通過配置P0SEL 或者P1SEL 寄存器實現，以P0SEL 前面我們選擇了USART0的位置1，此時就需要把相應的引腳設置為外設功能，語句如下： P0SEL |= 0x0C; 4.2 設置波特率 通過對寄存器UxBAUD.BAUD_M[7：0]和UxGCR.BAUD_E[4：0](其中x 可為0 或1)的配置完成對波特率的設置。該波特率既適用于UART 模式，也適用于SPI 模式，由以下公式計算得到： 式中：F 是系統時鐘頻率，等于16MHz 或者32MHz。 4.3 選擇模式 通過配置寄存器UxCSR 第7 位(如表2 所示)，可以選擇USART 接口是工作在UART 模式下還是SPI 模式下。 如果我們選擇USART0 為UART 模式，需要如下語句： U0CSR |= 0x80； 4.4 數據收發 數據的收發是通過對寄存器UxDBUF (x 可為0 或1)讀寫完成的，具體過程如表3 描述所示。 4.5 其他設置 關于串行通訊的其他設置，如硬件流控制，奇偶校驗等由寄存器UxCSR,UxUCR,UxGCR（x可為0 或1）管理。 最后是幾個中斷，為了讓USART 正常收發，正確的配置中斷也很重要。 4.6 硬件設計 前面介紹的是軟件設計，下面提供一種硬件設計方案如圖1 所示。 圖1 硬件設計 最后，我們將CC2430 開發辦與PC 機相連，通過超級終端測試串口通訊是否正常，經實驗證明，軟件和硬件設計是可行的，實驗結果如圖2 所示。 圖2 實驗結果 5．結語 ZigBee 做為一個新興的無線技術集多項優勢于一身，CHIPCON 推出的CC2430 嵌入式片上ZigBee 系統充分發揮了其在監測和控制領域的特長。本文介紹了如何通過對寄存器的設置，來配置和使用CC2430 自帶的USART 接口，以達到ZigBee 網絡和終端達良好通訊的效果。 本文作者創新點：通過對寄存器的設置，來配置和使用CC2430 自帶的USART 接口，以達到ZigBee 網絡和終端達良好通訊的效果。 |
