“飞比”Zigbee论坛CC2530开发板学习教程（四）-- 串口通讯之SerialApp

RS232，也称标准串口，是目前最常用的一种串行通讯接口，因其成本低廉，应用广泛而被很多嵌入式系统所采用。在CC2530开发板上，由于LCD、LED等基本外接显示信息量有限，同时串口也方便了与其他系统进行通讯，所以它无疑成为了开发者最重要的一个调试手段。

　　本章的重点，就是以Zstack 2007中提供的例程--SerialApp为基础，对CC2530的串口部分进行详细的介绍。

　　[注：本文源自www.feibit.com--“飞比”Zigbee论坛，为尊重劳动者成果，如需转载请保留此行，并通知作者]

　　例3.基于Zstack 2007的串口通讯
　　在之前的“奥特曼Zigbee读书日记（三）和（四）”中，其实已经利用TI提供的基本库，从零开始，一步步地搭建了一个“老王”和“老张”打招呼的例程，但是由于他们俩说的所有话都是程序规定的，所以他们只能简单地说两句话“吃了吗”和“吃了”，然后不停地重复，我们中国人自然没有这么呆啦~~在本实验中，看看中国小伙是如何“远程”泡美国MM的~~~

　　在这个场景中，“中国小伙”通过QQ，向美国MM申请加为好友（申请绑定），在美国MM验证后（绑定成功）后，双方你一句我一句地就聊起来了（串口终端1<==>Zigbee节点1 <==>Zigbee节点2 <==>串口终端2)。如下图(1)所示：


                                    图(1)

　　注：“日记”中的例程的串口通讯部分其实是抛开Zstack的串口程序而重新写的，但实际上Zstack已经做过这部分工作了，在本例程中，我们不对ZStack做任何修改，只是分析下其程序功能与原理。读者可以在安装ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0后，在C:\Texas Instruments\ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0\Projects\zstack\Utilities\SerialApp\CC2530DB目录下，打开SerialApp这个工程进行实验。

　　[一]程序功能
　　实现两个节点之间的绑定与通讯，同时每个节点可与其“上位机”－－所边接的PC串口终端，进行通讯。示意如下：


                                    图(2)

　　[二]操作说明
　　分别将Coordinator与EndDevice程序编译、下载至两套开发板后，按Reset键后，屏幕显示如下：

　　　　　（图3）      


　　　　　（图4）

　　如果显示信息如上图所示，则表示网络初始化成功。

　　此时，按下任意一个节点的摇杆(Joystick)右键进行绑定申请，然后立即按下另外一个节点的Joystick右键进行绑定确认。此时，两个节点的红色LED灯－－LED1，同时点亮，表示绑定成功，可以开始通信。

　　打开串口调试助手（注：可以在一台电脑上打开两个，或者在两台电脑上分别打开），分别对两个节点的串口进行设置，具体设置请参见图(1)中左边的设置，其中：串口的名称请在“设备管理器”中查找，波特率设为38400。

　　至此，准备工作已经做好。然后在任何一个串口终端上发送数据，此时另外一个终端即可接收此数据，即完成了一个（串口终端1==>Zigbee节点1 ==>Zigbee节点2 ==>串口终端2）的数据传输过程。

　　另外，在整个过程中，异常情况的LED显示：
　　1. LED1闪烁，表示在规定的绑定申请时间内，无设备对其进行绑定确认
　　2. LED3闪烁，表示连接节点丢失，如对方节点产生掉电等异常情况
　　
　　[三]系统解析
　　本例程采用的是OSAL的系统，其原理读者可参考如下几篇文章，如有疑问请跟贴进行讨论：
　　1. 奥特曼Zigbee读书日记（二）--OSAL系统框架专题（作者：outman）
　　2. 深入浅出Z-Stack 2006 OSAL多任务资源分配机制（作者：cyril3 ）
　　3. 我心目中的Zstack OSAL & Message（作者：ssls18years ）
　　
　　在此不做赘述，仅对此例程中的按键处理过程进行简单的讲解：
　　1. 申请绑定与绑定确认
　　首先，由某节点触发Joystick右键，即HAL_KEY_SW_2，对如何通过查询电平、确认按键事件，并调用相应的按键处理函数的过程有疑问的读者请参见上述文章。在按键处理函数－－SerialApp_HandleKeys中，

    if ( keys & HAL_KEY_SW_2 )
    {
      HalLedSet ( HAL_LED_4, HAL_LED_MODE_OFF );
     
      // Initiate an End Device Bind Request for the mandatory endpoint
      txAddr.addrMode = Addr16Bit;
      txAddr.addr.shortAddr = 0x0000; // Coordinator
      ZDP_EndDeviceBindReq( &txAddr, NLME_GetShortAddr(),
                            SerialApp_epDesc.endPoint,
                            SERIALAPP_PROFID,
                            SERIALAPP_MAX_CLUSTERS, (cId_t *)SerialApp_ClusterList,
                            SERIALAPP_MAX_CLUSTERS, (cId_t *)SerialApp_ClusterList,
                            FALSE );
    }
　　此处发起绑定请求，等待其他节点应答，而如果有一个节点也按了Joystick右键，同样发出了绑定请求，则本节点收到一个End_Device_Bind_rsp的信息，并在SerialApp_ProcessZDOMsgs函数中进行了处理，如下代码：

/*********************************************************************
* @fn      SerialApp_ProcessZDOMsgs()
*
* @brief   Process response messages
*
* @param   none
*
* @return  none
*/
static void SerialApp_ProcessZDOMsgs( zdoIncomingMsg_t *inMsg )
{
  switch ( inMsg->clusterID )
  {
    case End_Device_Bind_rsp:
      if ( ZDO_ParseBindRsp( inMsg ) == ZSuccess )
      {
        // Light LED
        HalLedSet( HAL_LED_4, HAL_LED_MODE_ON );
      }

      break;
...
  }
}
　　至此，中国小伙已经成功加美国MM为好友了~

　　接下来的事，大家想必都知道了。。。
　　看看他们是怎么发送信息，怎么接收信息的吧？
　　1. “串口终端1”的数据，如何被“节点1”所接收，并且发送出去的？

　　串口数据是由哪层来负责的呢？－－HAL。。。恩，猜对了。但这个肯定不是靠猜的，其中的过程就不讲了。让我们从主循环（osal_start_system）的Hal_ProcessPoll函数找下去（用source insight的同学可以用ctrl +），Hal_ProcessPoll ==> HalUARTPoll ==> HalUARTPollDMA

　　这个HalUARTPollDMA函数里最后有这样一句话：dmaCfg.uartCB(HAL_UART_DMA-1, evt);　对dmaCfg.uartCB这个函数进行了调用，ctrl / 搜索这个dmaCfg.uartCB，发现SerialApp_Init函数有两句话：

  　uartConfig.callBackFunc         = SerialApp_CallBack;
   　HalUARTOpen (SERIAL_APP_PORT, &uartConfig);

　　此处将dmaCfg.uartCB这个函数注册成为SerialApp_CallBack，也就是说SerialApp_CallBack函数每次循环中被调用一次，对串口的内容进行查询，如果DMA中接收到了数据，则调用HalUARTRead，将DMA数据读至数据buffer并通过AF_DataRequest函数发送出去，注意：送出去的信息的CLUSTERID(信息簇ID)号为SERIALAPP_CLUSTERID1。

　　总结一下这个过程：串口数据==>DMA接收==>主循环中通过SerialApp_CallBack查询==>从DMA获取并发送到空中。

　　2. 节点2在收到空中的信号后，如何传递给与其相连的串口终端？
　　节点2从空中捕获到信号后，在应用层上首先收到信息的就是SerialApp_ProcessEvent这个函数了，它收到一个AF_INCOMING_MSG_CMD的事件，并通知SerialApp_ProcessMSGCmd，执行以下代码

  switch ( pkt->clusterId )
  {
  // A message with a serial data block to be transmitted on the serial port.
  case SERIALAPP_CLUSTERID1:
... ...
      // Transmit the data on the serial port.
      if ( HalUARTWrite( SERIAL_APP_PORT, pkt->cmd.Data+1, (pkt->cmd.DataLength-1) ) )
      {
        // Save for next incoming message
        SerialApp_RxSeq = seqnb;
        stat = OTA_SUCCESS;
      }

... ...

　　这样就将从空中获取到的信息，传给了串口终端2－－美国MM，第一句话终于传到美国了~至于后面的事情嘛，我们就不关注了，看小伙自己的造化了~~~

　　另外，此例程中还有一种模式，就是这个中国小伙可以按条件搜索（Joystick左键，profileID与clusterID相同者响应），但这种条件找出的MM都比较有个性－－只接受你的信息，但不给你发。想想也是，明显没诚意嘛~　这种模式的细节，本教程不再涉及，有兴趣的读者可自行了解。

　　声明一点，要真想泡美国MM，只用我们所谈的Zigbee是暂时搞不定的，它最大的传输距离能有几公里就相当不易了，不过隔壁办公室的MM，倒是可以考虑送她一个~~~

　　[四]网络结构及协议解析
　　本例程的重点是串口的应用，其中涉及的组网及绑定等网络层细节，暂不详细阐述，将在后续的“奥特曼Zigbee读书日记”中进行深入分析。

　　[五]扩展思考
　　1. DMA方式与ISR方式的UART传输，有什么区别？分别如何实现？
　　2. ZDO_CB_MSG与AF_INCOMING_MSG_CMD等事件的产生机制？
　　3. 如何完成“多对一”或者“一对多”的通信？
　　4. 绑定表的存储位置与生命周期？

呵呵  期待中。。。。。

拜读又一大作

终于写完了，沙发已经被人坐了，自己弄个小板凳先坐着看看~

楼主辛苦了，期待新作

写得很不错，逻辑性好，易懂

膜拜楼主一个~~~~~

uartConfig.flowControl 此处配置可要特别注意了，不然串口调试起来可就麻烦了。只有你置低P0.4才能通信。看到这忽然明白了，谢谢！

回复 10# lxp198205

    uartConfig.flowControl          = FALSE;//TRUE;我的这样配置是可以的。
问下
    bool     flowControl;//控制位，如果是1的话就说明是4线模式，0代表2线模式，默认的是4线模式
4线、2线什么意思？

找到关于流控的定义如下：
流控是用来在两个数据传输速度不同的设备中控制数据流量的技术（如一个点阵串口打印机和一个RS-232界面连接）。
流控的数据流控控制功能确保2台设备相互通讯，数据避免丢失。
RS-232通讯使用两种基本方式来进行流控：
软件方法：XON/XOFF XON(0x11)和XOFF(0x13)定义为通讯过程中使用的特殊控制字符。
这2个字符通过字符的方式传送，其操作简单易懂。
硬件方法：RTS/CTS RTS和CTS是两个单独的信号，通过不同的信号线来发送用作硬件流控。
RTS是输出信号，它表示能将数据传送至其他设备。CTS是输入信号，允许其他设备可否进行数据传输。
这种方法的缺点就是需要至少两根线，并能发送二进位数据。

根据上文可作如下推测：
uartConfig.flowControl          = FALSE;//TRUE;
PC机串口设置硬件流控=TRUE；否则FALSE。
这里 flowControl=1，采用4线； flowControl=0，采用2线。