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CC2430的睡眠功能及唤醒方法
摘要: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。
Abstract:
Key words :

  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:

  查看原图(大图)

  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

  查看原图(大图)

  (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 

#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

  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:

  查看原图(大图)

  查看原图(大图)

  查看原图(大图)

  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!

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