【正文】 中源操作數(shù)尋址、4 種目的操作數(shù)尋址） 、簡潔的 27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算；還有高效的查表處理方法；有較高的處理速度，在 8MHZ 晶體驅(qū)動下，指令周期為 125μs。?系統(tǒng)工作穩(wěn)定基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計2上電復(fù)位后，首先由 DCOCLK 啟動 CPU，以保證程序從正確的位置開始執(zhí)行，保證晶體振蕩器有足夠的起振及穩(wěn)定時間。如果晶體振蕩器在用作 CPU 時鐘 MCLK 時發(fā)生故障，DCO 會自動啟動，以保證系統(tǒng)正常工作；如果程序跑飛，可用看門狗將其復(fù)位。他們風別是以下一些外圍模塊的不同組合：看門狗（WDT） 定時器 A（TimerA） 定時器 B（TimerB） 比較器 串口 0、1（USART0、1） 硬件乘法器液晶驅(qū)動器 10 位/12 位 ADC 14 位 ADC端口 0（P0） 端口 16（P1_P6） 基本定時器（Basic Timer）以上外圍模塊再加上多種存儲器方式就構(gòu)成了不同型號的器件。MSP430 系列單片機的這些片內(nèi)外設(shè)為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極大的方便。這些器件的開發(fā)手段不同。這種方式只需一臺 PC 機和一個 JTAG 調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。2．3 MSP430F2274 的介紹MSP430F2274 單片機是由 TI 公司生產(chǎn)一種 16 位的單片機，綜合比較，本設(shè)計將采用之。除此,其還具有非常基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計3強的處理能力,非常適合一些對處理要求比較高的嵌入式系統(tǒng)。2．3．1 MSP430F2274 的 16位 CPUMSP430F2274 系列采用的是“馮諾依曼”結(jié)構(gòu)，ROM 和 RAM 在同一地址空間，使用一組地址數(shù)據(jù)總線。他包括：一個 16 位的 ALU、16 個寄存器和一個指令控制單元。程序流程通過程序計數(shù)器控制，而呈現(xiàn)執(zhí)行的現(xiàn)場狀態(tài)體現(xiàn)在程序狀態(tài)字中那個。1. 程序計數(shù)器 PCMSP430 的指令根據(jù)其操作數(shù)的多少，其指令長度分別為 2 或 3 字長。其內(nèi)容在調(diào)試程序是，可通過寄存器窗口查看。堆棧指針 SP 總是指向堆棧的頂部。講數(shù)據(jù)從堆棧中彈出正好相反：先將數(shù)據(jù)從 SP 所指示的內(nèi)存單元取出，再將 SP 的值加 作有兩種情況：隱式與顯式。在用戶程序中那個也可對 SP 操作。MSP430F2274 的狀態(tài)幾寸器為 16 位，目前只用到前 9 位，其結(jié)構(gòu)如下：15～9 8 7 6 5 4 3 2 1 0保留 V SCG1 SCG0 OscOff CPUOFF GIE N Z C位 0 C 進位標志 當運算結(jié)果產(chǎn)生進位時置位，否則復(fù)位。位 2 N 負標志 當運算結(jié)果為負時置位，否則復(fù)位。該位中斷復(fù)位，RETI 指令置位，也可以用哪個指令改變。位 5 OscOff 晶振控制位 置位使晶體振蕩器處于停止狀態(tài)，CPU 從此狀態(tài)喚醒；只有在 GIE 置位的情況下，由外部中斷或NMI 喚醒。位 7 SCG1 此位與位 6 一起控制系統(tǒng)時鐘發(fā)生器的 4 中活動狀態(tài)。 CG1 和 CG2在 16 個寄存器中 R2 和 R3 位常數(shù)發(fā)生器，利用 CPU 的 27 調(diào)內(nèi)核指令配合常數(shù)發(fā)生器可以生成一些見解高效的模擬指令。寄存器 As 常數(shù) 說明R2R2R2R2R3R3R3R30001101100011011(0)00004H00008H0000H00001H0002H0FFFFH寄存器模式絕對尋址模式+4，位處理+8，位處理0，字處理+1+2，位處理1，字處理表 CG1和 CG2可以產(chǎn)生的常數(shù)R4～R15 為通用工作寄存器。MSP430F2274 指令的尋址方式包括立即尋址、索引尋址和絕對尋址。源操作數(shù)和目的操作數(shù)的指令集需占用代碼存儲器中的 1～3 個字。存儲空間的組織又分大模式和小模式。小模式時采用基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計5線性尋址空間；大模式時代碼可訪問 16 個 64KB 的代碼段，數(shù)據(jù)可訪問的地址空間為 16 個 64KB 的頁，即為分段分頁方式?，F(xiàn)在只討論64KB 存儲空間的使用情況。數(shù)據(jù)存儲器 RAM MSP430F2274 的數(shù)據(jù)存儲器位于存儲器地址空間的 0200H 以上，這些存儲器一般用做數(shù)據(jù)的保存與堆棧，同時也是數(shù)據(jù)運算的場所，在特殊場合還可以用作程序存儲器。但用做程序存儲器時只能字操作。MSP430F2274 為 FLASH 型的器件，它還有信息存儲區(qū)，也可以當做數(shù)據(jù) RAM 使用，同時它是 FLASH 型，掉電后數(shù)據(jù)部丟失，可以保存重要參數(shù)。程序代碼必須偶地址尋址。中斷向量區(qū)用來說明相應(yīng)中斷的中斷服務(wù)程序首地址。但他們都可訪問整個地址空間，由 AS和 AD模式位的內(nèi)容確定，這 7種方式分別是：1. 寄存器尋址模式2. 變址尋址模式3. 符號模式4. 絕對尋址模式5. 間接尋址模式6. 間接增量尋址模式7. 立即尋址模式2．4 MSP430F2274 的原理圖圖 MSP430F2274的引腳圖基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計6圖 MSP430F2274的引腳出線圖圖 MSP430F2274的結(jié)構(gòu)框圖圖 MSP430F2274的結(jié)構(gòu)框圖基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計73 無線射頻芯片 CC2500CC2500 芯片是 Chipcon 公司的第四代產(chǎn)品，工作頻率為 ，符合 規(guī)范。只需極少外部元器件，性能穩(wěn)定且功耗極低。自動消除通道評價功能(CCA)使其更適用于載波偵聽(ListenBeforeTalk,LB T)系統(tǒng)。可通過掃描 的數(shù)字 RSS91 尋找最佳工 采用 4x4mm 20 引腳 QFP 封裝，由于外形小，而且需要的外部元件數(shù)量少，因此適合開發(fā)小型 產(chǎn)品。3．1 CC2500 的性能參數(shù)CC2500 的主要性能參數(shù)如下所示:1)采用 QLP 封裝，尺寸為 4 X 4mm。4)低電流消耗(RX: ).高靈敏度(98dBm)。6)抗干擾能力強:7)采用低壓供電( ) 。9)開發(fā)工具齊全，提供開發(fā)套件圖 CC2500的引腳接線圖圖 CC2500引腳圖基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計83．2 CC2500 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 32 是 CC2500 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。兩路信號經(jīng)過濾波和放大后，直接通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter, ADC)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。當 CC2500 的 SFD 引腳為低電平時，表示接收到了物理幀的 SFD 到的數(shù)據(jù)存放在 128 字節(jié)的接收 FIFO 緩存區(qū)中，幀的 CRC 校驗由硬件完成。CC2500 發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)幀的前導(dǎo)序列、幀的起始分隔符以及幀檢驗序列由硬件產(chǎn)生。CC2500 發(fā)送數(shù)據(jù)時，使用直接正交上變頻。圖 32 CC2500 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計94 ZigBee協(xié)議棧研究本章介紹的是基于 IEEE802．15．4 的無線網(wǎng)絡(luò)標準 ZigBee 協(xié)議棧，簡單講解 ZigBee 的 MAC 以及 PHY 層(即 IEEE802．15．4 定義)，比較詳細地講解由ZigBee 聯(lián)盟所定義的 ZigBee 協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。ZigBee 協(xié)議棧由一組子層構(gòu)成，每層為其上層提供一組特定的服務(wù)：一個數(shù)據(jù)實體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，一個管理實體提供全部其他服務(wù)。圖 Zigbee體系結(jié)構(gòu)模型ZigBee 協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)如圖 3．1 所示。IEEE802．15．42021標準定義了最下面的兩層：物理層(PHY)和介質(zhì)接入控制子層(MAC)。IEEE802．15．4 在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(ISM)領(lǐng)域，定義了兩個工作頻段：2．4GHz 頻段和 868／915MHz 頻段。這些信道的中心頻率按如下定義(k 為信道數(shù))基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計10一個 IEEE802．15．4 可以根據(jù) ISM 頻段、可用性、擁擠狀況和數(shù)據(jù)速率在 27 個信道中選擇一個工作信道。來自 IEEE802．15．4 物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)的二進制數(shù)據(jù)被依次(按字節(jié)從低到高)組成 4 位二進制數(shù)據(jù)符號，每種數(shù)據(jù)符號(對應(yīng) 16 狀態(tài)組中的一組)被映射成 32 位偽噪聲碼片(CHIP)，以便傳輸。IEEE802．15．4MAC 層提供兩種服務(wù)：MAC 層數(shù)據(jù)服務(wù)和 MAC 層管理服務(wù)。IEEE802．15．4MAC 層的特征有信標管理、信道接入機制、保證時隙(GTS)管理、幀確認、確認幀傳輸、節(jié)點接入和分離。低速率的無限個局域網(wǎng)允許使用超幀結(jié)構(gòu)。每個超幀之間由網(wǎng)絡(luò)信標分隔。任何想要在競爭接入時段(CAP)通信的設(shè)備都要使用有時隙的載波監(jiān)聽多址接入／沖突避免(CSMA／CA)機制。圖 超幀結(jié)構(gòu)從圖 4．2 可以看出，超幀結(jié)構(gòu)有活躍和非活躍兩部分。對于低延遲應(yīng)用或需要特殊帶寬的應(yīng)用基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計11來說，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器為它貢獻出超幀的活躍部分，這部分叫做 GTS。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器可以分配7 個 GTS，每個 GTS 可以占用一個以上的時隙，而 CAP 有充足的時間留給基于競爭的接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備或想加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。4．2 通信層ZigBee 協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)如圖 2．1 所示．IEEE802．15．4 標準定義了最下面的兩層一一物理層(PHY)和介質(zhì)接入控制子層(MAC)，而 ZigBee 直接使用了IEEE802．15．4 所定義的物理層和介質(zhì)接入控制子層來作為 ZigBee 的物理層和介質(zhì)接入控制子層。因此，IEEE802．15．4 定義了兩個物理層標準，分別是 2．4GHz物理層和 868／915MHz 物理層。2．4GHz 波段為全球統(tǒng)一、無須申請的 ISM 頻段，有助于 ZigBee 設(shè)備的推廣和生產(chǎn)成本的降低。868MHz 是歐洲附加的 ISM 頻段，915MHz 是美國附加的 ISM 頻段，工作在這兩個頻段上的 ZigBee 設(shè)備避開了來自 2．4GHz 頻段中其他無線通信設(shè)備和家用電器的無線電干擾。物理層提供兩個服務(wù)：PHY 數(shù)據(jù)服務(wù)和 PHY 管理服務(wù)，PHY 管理服務(wù)和物理層管理實體(PLME)接口。在 2．4GHz的物理層，數(shù)據(jù)傳輸速率為 250kb／s，采用的是 16 相位正交調(diào)制技術(shù)(OQPSK)：在 915MHz 的物理層，數(shù)據(jù)傳輸速率為 40kb／s；采用的是帶有二進制移相鍵控(BPSK)的直接序列擴頻(DSSS)技術(shù)；在 868MHz 的物理層，數(shù)據(jù)傳輸速率為 20kb／s，采用的是帶有二進制移相鍵控(BPSK)的直接序列擴頻(DSSS)技術(shù)。從圖 4．4 可以看到，在物理層中存在數(shù)據(jù)服務(wù)接入點和物理層管理實體服務(wù)的接入點。圖 物理層參考模型圖 4．5 給出了物理層數(shù)據(jù)包的格式。同步包頭由前同步碼(前導(dǎo)碼)和數(shù)據(jù)包(幀)分隔符組成，用于獲取符號同步、擴頻碼同步和幀同步，也有助于粗略的頻率調(diào)整；物理層包頭指示凈荷部分的長度，物理層凈荷部分含有 MAC 層數(shù)據(jù)包，凈荷部分的最大長度是 127 字節(jié)。4 字節(jié) 1 字節(jié) 1 字節(jié) 變量（127 字節(jié)）前導(dǎo)碼幀起始分隔符 幀長度（ 7bit）預(yù)留位（1bit） PSDU同步頭 PHY 幀頭 PHY 凈載圖 PHY 幀結(jié)構(gòu)4．2．2 MAC(介質(zhì)接入控制子層)在 IEEE802 系列中，OSI 參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層又被分為 MAC 和 LLC 兩個子層。IEEE802．15．4 MAC 子層實現(xiàn)包括設(shè)備間無線鏈路的建立、維護和斷開，確認模式的幀傳送與接收，信道接入與控制，幀校驗與快速自動請求重發(fā)(ARQ)，預(yù)留時隙管理以及廣播信息管理等。MAC 層在服務(wù)協(xié)議匯聚層(SSCS)和物理層之間提供了一個接口。從圖 3．6 可以看出，在 MAC 層兩個不同服務(wù)的接入點提供了兩個不同的 MAC 層服務(wù)：MAC 層通過它的公共部分子層服務(wù)接入點為它提供數(shù)據(jù)服務(wù)；MAC 層通過它的管理實體服務(wù)接入點為它提供管理服務(wù)。MAC 子層數(shù)據(jù)包由 MAC 子層幀頭(MHR，MAC Header)、MAC 子層載荷和 MAC 子層幀尾(MFR，MAC Footer)組成。幀控制域指明了 MAC 幀的類型、地址域的格式以及是否需要接收方確認等控制信息；幀序號域包含了發(fā)送方對幀的順序編號，用于匹配確認幀，實現(xiàn) MAC 子層的可靠傳輸；地址域采用的尋址方式可以是 64 位的 IEEE MAC 地址或者 8 位的 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)地址。IEEE802．15．4 的 MAC 子層定義了 4 種幀類型：廣播(信標)幀、數(shù)據(jù)幀、確認幀和 MAC 命令幀。MAC 子層幀尾含有采用 16 位 CRC 算法計算出來的幀校驗序列(FCS)，用于基于 eZ430RF2500 的無線溫度傳感器的設(shè)計14接收方判斷該數(shù)據(jù)包是否正確，從而決定是否采用 ARQ 進行差錯恢復(fù)。IEEE802．15．4MA