2024/8/18物联网应用技术与实践物联网应用技术与实践 2016.8 2024/8/18第第9章章 物联网开发环境搭建物联网开发环境搭建 9.1开发环境开发环境IAR Systems安装安装 在下面的物联网应用开发实验中，我们所使用的物在下面的物联网应用开发实验中，我们所使用的物联网综合实验开发平台与配套光盘由武汉盛德物联科技联网综合实验开发平台与配套光盘由武汉盛德物联科技有限公司提供。物联网实验开发工具是有限公司提供。物联网实验开发工具是IAR开发工具和开发工具和TI公司提供的公司提供的ZigBee通信协议栈通信协议栈ZStack，它们在配套光盘，它们在配套光盘的的”IAR Embedded Workbench for 8051 7.60”目录下，目录下，在进行开发时，首先要进行在进行开发时，首先要进行IAR开发工具的安装，搭建开发工具的安装，搭建好开发环境。在环境搭建好之后，只需要调用好开发环境。在环境搭建好之后，只需要调用API接口函接口函数就可以进行物联网应用程序的开发了。数就可以进行物联网应用程序的开发了。2024/8/18 打开打开windows资源管理器，找到配套光盘中的开发工资源管理器，找到配套光盘中的开发工具集存放的目录，这个目录的名称为具集存放的目录，这个目录的名称为”CD-EW8051-7601”，在此目录下存放着，在此目录下存放着IAR开发工具的安装程序。安开发工具的安装程序。安装文件所在目录如图装文件所在目录如图9.1所示。所示。2024/8/18 进入进入“CD-EW8051-7601”目录后，可以看到如图目录后，可以看到如图9.2的目录里面有个的目录里面有个”autorun.exe”安装程序，双击运行此安装程序，双击运行此程序即可开始安装程序即可开始安装IAR开发工具。开发工具。2024/8/18 接着，可以看到一个如图接着，可以看到一个如图9.3 所示的弹出页面，选择其所示的弹出页面，选择其中的中的”Install IAR Embedded Workbench”开始安装开始安装IAR开发工具。开发工具。2024/8/18点击点击”Next”开始安装。开始安装。在图在图9.4所示的许可证协议界面上，选中所示的许可证协议界面上，选中”I accept the terms of the license agreement”，接受许可证协议条，接受许可证协议条款，再点击款，再点击”Next”进行下一步安装。进行下一步安装。2024/8/18 在如图在如图9.5 所示信息界面中，填写用户信息。所示信息界面中，填写用户信息。”Name”处填写用户名，处填写用户名，”Company”处填写单位名。处填写单位名。“License#”填写许可证号。填写许可证号。2024/8/18 然后再点击然后再点击”Next”进入下一步安装。在如图进入下一步安装。在如图9.6 所所示的示的License Key界面中，在界面中，在”License Key”文本框里文本框里面，将面，将keygen.exe程序生成的注册码复制进来。程序生成的注册码复制进来。注意，这里的注册码必须跟许可证号是相对应的，即同注意，这里的注册码必须跟许可证号是相对应的，即同一次操作产生的。然后再点击一次操作产生的。然后再点击”Next”进行下一步安装。进行下一步安装。2024/8/18在如图在如图9.7 所示的所示的setup type界面中，选择界面中，选择”Custom”选项，再点击选项，再点击”Next”继续安装。继续安装。2024/8/18 在图在图9.8 所示的安装组件界面中。保持默认选项不改所示的安装组件界面中。保持默认选项不改动。直接点击动。直接点击”Next”进入下一步安装。进入下一步安装。2024/8/18 在图在图9.9所示的安装目录选择界面中，选择所示的安装目录选择界面中，选择IAR开发工开发工具的安装目录，点击具的安装目录，点击”Change”更改安装目录。更改安装目录。2024/8/18 在图在图9.10所示的选择安装目录界面中，输入安装目所示的选择安装目录界面中，输入安装目录为录为 D：WorkspceIAR。点击。点击”Next”进入下一步进入下一步安装。安装。2024/8/18 在图在图9.11所示的选择程序目录界面中，此处为所示的选择程序目录界面中，此处为IAR程程序目录名，不用改动。点击序目录名，不用改动。点击”Next”进入下一步安装。进入下一步安装。2024/8/18 在图在图9.12所示的程序安装界面中，点击所示的程序安装界面中，点击”Install”按钮确认开始安装。按钮确认开始安装。2024/8/18安装结束后，点击安装结束后，点击”Finish”按钮完成按钮完成IAR的安装。的安装。所弹出来的界面即为所弹出来的界面即为IAR开发环境，如图开发环境，如图9.13 所示。所示。2024/8/189.2 TI ZStack协议栈安装协议栈安装 下面的实验都将基于下面的实验都将基于TI公司提供的公司提供的ZStack协议栈进行，协议栈进行，所使用的版本为所使用的版本为ZigBee2007/PRO。进入如图。进入如图9.14所示的所示的工具集目录下的工具集目录下的“ZStack-CC2530”目录，可以看到目录，可以看到ZStack的安装程序的安装程序”ZStack-CC2530-2.4.0-1.4.0.exe”。双击打开此程序，开始协议栈的安装。双击打开此程序，开始协议栈的安装。2024/8/18 在如图在如图9.15所示的所示的ZStack安装界面中，点击安装界面中，点击”Next”开始安装。开始安装。2024/8/18 在此后出现的安装界面中，选择在此后出现的安装界面中，选择”I accept the terms of the license agreement”，接受许可证协议条，接受许可证协议条款，再点击款，再点击”Next”进行下一步安装。选择进行下一步安装。选择”Custom”自自定义选项，再点击定义选项，再点击”Next”进入下一步安装。进入下一步安装。 在此后出现如图在此后出现如图9.16所示的的路径选择安装界面中，所示的的路径选择安装界面中，点击点击”Browse”更改安装更改安装ZStack协议栈的目录。协议栈的目录。2024/8/18 在弹出如图在弹出如图9.17所示的窗口下选择安装目录，此处的安所示的窗口下选择安装目录，此处的安装目录为装目录为D:Workspace ZStack-CC2530- 2.4.0-1.4.0。2024/8/18 此处为选择要安装的组件。保持默认选项不改动。此处为选择要安装的组件。保持默认选项不改动。直接点击直接点击”Next”进入下一步安装。进入下一步安装。 只到出现如图只到出现如图9.18所示的界面，点击所示的界面，点击”Finish”安装完成。安装完成。2024/8/189.3烧写器烧写器DEBUGGER驱动安装驱动安装 将烧写器将烧写器DEBUGGER通过通过USB下载线连接到电脑上，下载线连接到电脑上，系统出现如图系统出现如图9.19所示的提示界面，提示需要安装驱动。选所示的提示界面，提示需要安装驱动。选择择“是，仅这一次是，仅这一次”，再点击，再点击”下一步下一步”按钮进入驱动安装。按钮进入驱动安装。出现界面后，选择出现界面后，选择“从列表或指定位置安装（高级）从列表或指定位置安装（高级）”，然，然后再点击后再点击”下一步下一步”按钮进入驱动安装。在出现如图按钮进入驱动安装。在出现如图9.20所所示的搜索与安装选项界面后，选择示的搜索与安装选项界面后，选择”在这些位置上搜索最佳在这些位置上搜索最佳驱动程序驱动程序”选项来确认驱动的所在位置。点击选项来确认驱动的所在位置。点击”浏览按钮浏览按钮”指定搜索的位置。指定搜索的位置。2024/8/18 在弹出如图在弹出如图9.21所示的窗口界面中，选择工具集所在目所示的窗口界面中，选择工具集所在目录下的录下的”Debugger 驱动驱动”目录，点击其下方的目录，点击其下方的”Drivers”目录。烧写器驱动就存放在此目录下。确认好驱动目录后，目录。烧写器驱动就存放在此目录下。确认好驱动目录后，点击点击”确定确定”以及以及”下一步下一步”按钮，开始驱动搜索安装。当按钮，开始驱动搜索安装。当出现完成了下列设备的软件安装界面后，点击出现完成了下列设备的软件安装界面后，点击”完成完成”按钮按钮退出驱动安装界面。退出驱动安装界面。2024/8/189.4 烧写软件烧写软件SmartRF Flash programmer安装安装 进入到如图进入到如图9.22.所示的工具集目录下，在目录所示的工具集目录下，在目录”SmartRFProgr”下找到烧写软件安装程序下找到烧写软件安装程序“Setup_SmartRFProgr_1.12.4.exe”。双击它进行程。双击它进行程序安装。序安装。2024/8/18出现如图出现如图9.23.所示的安装界面。所示的安装界面。2024/8/18 在随后出现的界面中，一直点击在随后出现的界面中，一直点击“Next”直到出直到出现如图现如图9.24所示的更换烧写软件的安装目录界面，点所示的更换烧写软件的安装目录界面，点击击”Change”按钮更换烧写软件的安装目录。按钮更换烧写软件的安装目录。2024/8/18 在此处将烧写软件安装到目录在此处将烧写软件安装到目录D：WorkspaceSmartRF下。如图下。如图9.25所示为烧写软件安装目所示为烧写软件安装目录界面。点击录界面。点击“OK”进行下一步安装。进行下一步安装。2024/8/18 当出现如图当出现如图9.26所示的安装类型选择界面时，点所示的安装类型选择界面时，点击选择击选择”Custom”选项进行安装选。选项进行安装选。2024/8/18 当出现如图当出现如图9.27所示的安装组件选择界面时。保所示的安装组件选择界面时。保持默认选项不改动。直接点击持默认选项不改动。直接点击”Next”进入下一步安进入下一步安装。装。2024/8/18 当出现如图当出现如图9.28 所示的安装程序界面时，点击所示的安装程序界面时，点击”Install”按钮开始安装。安装完成后，点击按钮开始安装。安装完成后，点击”Finish”按按钮结束安装。钮结束安装。2024/8/189.5物联网开发平台调试助手物联网开发平台调试助手 此处的上位机物联网开发平台调试助手是今后的此处的上位机物联网开发平台调试助手是今后的ZigBee传感器实验以及传感器实验以及ZigBee组网通信等实验查看调试组网通信等实验查看调试信息与通信所用。此开发平台的安装，需要先将信息与通信所用。此开发平台的安装，需要先将Android操作系统下载到物联网综合实验开发平台上。操作系统下载到物联网综合实验开发平台上。 物联网必须要有操作系统做支撑，所以，基于武汉物联网必须要有操作系统做支撑，所以，基于武汉盛德物联科技有限公司开发的物联网综合实验开发平台盛德物联科技有限公司开发的物联网综合实验开发平台开发的所有物联网实验都是开发的所有物联网实验都是IAR基于基于Android操作系统下操作系统下进行开发的，在进行开发的，在Android操作系统下，操作操作系统下，操作ZigBee、RFID等各种传感器可以组建各种网络，实现物联网完美等各种传感器可以组建各种网络，实现物联网完美互联。让读者体会到真正的物联网核心技术。互联。让读者体会到真正的物联网核心技术。2024/8/18 图图9.29所示即为物联网综合实验开发平台所使用的物联所示即为物联网综合实验开发平台所使用的物联网调试助手主界面。在图网调试助手主界面。在图9.29所示的界面中，占据较大区域所示的界面中，占据较大区域的为的为”网络接收区网络接收区”，ZigBee各种组网方式接收到的信息都各种组网方式接收到的信息都将在此处显示。在接收区下面的即为将在此处显示。在接收区下面的即为”网络发送区网络发送区”，点击，点击此处即可进入输入界面，通过输入界面完成指令的输入。最此处即可进入输入界面，通过输入界面完成指令的输入。最下方的分别为下方的分别为”网络清除发送区网络清除发送区”，”网络清除接收区网络清除接收区”和和”发送发送”三个按钮。三个按钮。 完成指令的输入后，点击完成指令的输入后，点击”发送发送”按钮后，即可将指令通按钮后，即可将指令通过过ZigBee各种组网方式发送到下位机上面。各种组网方式发送到下位机上面。2024/8/189.6串口通信软件配置串口通信软件配置 为了更好更方便查看和调试为了更好更方便查看和调试ZigBee各种网络实验，各种网络实验，可以利用武汉盛德物联科技有限公司自主研发的串口调可以利用武汉盛德物联科技有限公司自主研发的串口调试软件，串口通信软件可以用来帮助我们在做串口通信试软件，串口通信软件可以用来帮助我们在做串口通信实验时，查看串口通信信息。该软件无需安装，只需对实验时，查看串口通信信息。该软件无需安装，只需对该软件进行一些配置就可使用。进入配套光盘的工具集该软件进行一些配置就可使用。进入配套光盘的工具集目录下的目录下的”DNW”目录。进入到该目录里面后，双击运目录。进入到该目录里面后，双击运行行”ZhongXiaoleiDNW.exe”通信软件，就会出现如图通信软件，就会出现如图9.30所示的串口通信软件窗口的界面。所示的串口通信软件窗口的界面。2024/8/18串口通信软件窗口的界面串口通信软件窗口的界面2024/8/189.7 GenericApp项目工程配置项目工程配置下面将对下面将对GenericApp项目工程的一些基本配置进行项目工程的一些基本配置进行修改，以方便以后的实验与应用开发工作。修改，以方便以后的实验与应用开发工作。9.7.1工程目录简介工程目录简介首先，进入到前面安装完成的首先，进入到前面安装完成的ZStack协议栈目录下，协议栈目录下，可以看到如图可以看到如图9.31目录界面。协议栈目录下有目录界面。协议栈目录下有4个子个子目录，其中，在目录，其中，在Components目录下，存放协议栈文目录下，存放协议栈文件和硬件底层驱动文件；在件和硬件底层驱动文件；在Documents目录下存放协目录下存放协议栈的说明文档、有关协议栈操作的说明等；在议栈的说明文档、有关协议栈操作的说明等；在Projects目录下，存放协议栈的工程架构，今后的开目录下，存放协议栈的工程架构，今后的开发也都在这些工程里面进行；在发也都在这些工程里面进行；在Tools目录下，提供目录下，提供了查看网络拓扑的工具。了查看网络拓扑的工具。2024/8/18 ZStack协议栈目录协议栈目录2024/8/18双击此目录下的双击此目录下的”GenericApp.eww”文件，出现如右文件，出现如右图所示的工程界面。图所示的工程界面。在这个工程里面，主要涉及到的有在这个工程里面，主要涉及到的有APP应用层目录，应用层目录，HAL硬件层目录，硬件层目录，NWK网络层目录，网络层目录，OSAL协议栈操作协议栈操作系统，系统，Tools工程配置目录，工程配置目录，ZMain主函数目录。主函数目录。2024/8/189.7.2生成设备程序生成设备程序 在左侧的工程目录中，有个在左侧的工程目录中，有个”CoordinatorEB”选项，如选项，如图图9.34所示。点击该选项后，可以看到所示。点击该选项后，可以看到 有有”CoordinatorEB”，”RouterEB”，”EndDeviceEB”三个三个选项，它们分别对应于协调器设备，路由器设备，终端节点选项，它们分别对应于协调器设备，路由器设备，终端节点设备。选择相应的选项后编译程序，则可生成对应设备的程设备。选择相应的选项后编译程序，则可生成对应设备的程序文件。序文件。 ”CoordinatorEB”选项界面2024/8/18 有三种方式选择编译，第一种是点击工具栏按钮有三种方式选择编译，第一种是点击工具栏按钮里面的里面的”Make”按钮即可编译生成程序；第二种是通按钮即可编译生成程序；第二种是通过右键点击过右键点击GenericApp工程，选择工程，选择”Make”选项编选项编译程序，如图译程序，如图9.35所示；第三种也可以通过键盘上的所示；第三种也可以通过键盘上的F7按钮进行编译生成程序。按钮进行编译生成程序。2024/8/18 编译程序后，可以看到工程目录下增加了编译程序后，可以看到工程目录下增加了”CoordinatorEB”和和”settings”两个子目录，如图两个子目录，如图9.36所所示。示。2024/8/18 在在”CoordinatorEB”目录下，存放着生成的协调器目录下，存放着生成的协调器设备程序文件。进入该目录下的设备程序文件。进入该目录下的”Exe”目录，在这个目目录，在这个目录里面存放的就是具体的设备程序文件。录里面存放的就是具体的设备程序文件。 同样的，如果要生成终端设备程序文件，则应先在同样的，如果要生成终端设备程序文件，则应先在IAR里面将工程配置选项修改为，里面将工程配置选项修改为，”EndDeviceEB”设备设备选项，再进行编译工作即可。编译后，在工程目录下可以选项，再进行编译工作即可。编译后，在工程目录下可以看到又增加了一个看到又增加了一个”EndDeviceEB”目录，该目录结构与目录，该目录结构与”CoordinatorEB”一样，生成的设备程序都在其一样，生成的设备程序都在其”Exe”目录下。目录下。9.7.3修改生成程序为修改生成程序为HEX文件文件 前面生成的设备程序文件都为前面生成的设备程序文件都为d51格式，这个格式还格式，这个格式还不能让烧写软件烧写程序到不能让烧写软件烧写程序到ZigBee模块上面。所以，还模块上面。所以，还需要先将生成程序修改为需要先将生成程序修改为HEX格式才行。右键点击工程格式才行。右键点击工程GenericApp，选择，选择”Options.”选项开始进行配置。选项开始进行配置。点击如图点击如图9.37所示界面中左侧列表中的所示界面中左侧列表中的”Linker”选项，选项，在如图在如图9.37所示界面中右方的配置信息中，将所示界面中右方的配置信息中，将”Output file”里面程序文件后缀改为里面程序文件后缀改为hex，”Format”格式选为格式选为”Other”选项。选项。2024/8/18 完成以上操作后，点击完成以上操作后，点击”OK”按钮确认配置。再重新编按钮确认配置。再重新编译生成设备文件。可以看到在译生成设备文件。可以看到在“CoordinatorEB”目录下的目录下的“Exe”目录中增加了一个目录中增加了一个“GenericApp.hex”，此文件即，此文件即为可以烧写的设备程序文件。为可以烧写的设备程序文件。 以上的这些操作都是在以上的这些操作都是在”CoordinatorEB”配置选项下配置选项下进行的。如果要生成其它设备的程序文件，则需要先在进行的。如果要生成其它设备的程序文件，则需要先在IAR环境里面选择其它配置选项，再进行同样的操作，即可生成环境里面选择其它配置选项，再进行同样的操作，即可生成其它设备的程序文件。其它设备的程序文件。2024/8/182024/8/189.7.4 代码添加代码添加1、ZigBee_conf.h代码添加代码添加 在本章在本章9.2节中可以看到，在节中可以看到，在ZStack-CC2530安装后，安装后，ZigBee_conf.h就在目录文件中了。而且，将就在目录文件中了。而且，将ZigBee_conf.h文件加入工程里面了，接下来就完善其实文件加入工程里面了，接下来就完善其实现代码。现代码。2024/8/182024/8/182024/8/18 2、ZigBee_coor.c代码添加代码添加 在本章在本章9.2节中可以看到已经将节中可以看到已经将ZigBee_coor.c文件加文件加入工程里面了，接下来就完善其实现代码。入工程里面了，接下来就完善其实现代码。2024/8/182024/8/182024/8/182024/8/182024/8/182024/8/183、ZigBee_end.c代码添加代码添加 在本章在本章9.2节中可以看到我们已经将节中可以看到我们已经将ZigBee_end.h文文件加入工程里面了，接下来我们就完善其实现代码。件加入工程里面了，接下来我们就完善其实现代码。2024/8/182024/8/182024/8/182024/8/18 通过右键点击左侧工程列表中的通过右键点击左侧工程列表中的”GenericApp”工程，工程，选择选择”Make”选项编译程序。编译完程序后，就可以将选项编译程序。编译完程序后，就可以将其烧写到其烧写到ZigBee模块上，观察实验现象。模块上，观察实验现象。2024/8/18烧写程序方法如下烧写程序方法如下。 将烧写器将烧写器DEBUGGER插到对应的插到对应的ZigBee模块上，然模块上，然后打开烧写软件后打开烧写软件SmartRF，可以看到如图，可以看到如图9.38所示的界面。所示的界面。在该界面中，在该界面中，“1”为显示烧写器相关信息，需要连接上为显示烧写器相关信息，需要连接上ZigBee模块才有显示，如果连接上后仍没有信息，则按模块才有显示，如果连接上后仍没有信息，则按一下烧写器上的复位按钮，或者重新拔插烧写器上的一下烧写器上的复位按钮，或者重新拔插烧写器上的USB接口插头。接口插头。“2”为选择要烧写的程序路径，格式必须为为选择要烧写的程序路径，格式必须为HEX。“3”读取读取ZigBee模块上的模块上的IEEE地址，点击后，地址，点击后，地址在右侧文本框中显示。地址在右侧文本框中显示。“4”为烧写按钮，当连接上为烧写按钮，当连接上ZigBee模块，并选择好要烧写的文件后，点击此按钮开模块，并选择好要烧写的文件后，点击此按钮开始烧写。始烧写。2024/8/18SmartRF软件界面软件界面2024/8/189.7.5 实验现象及讲解实验现象及讲解 协调器模块上电后，打开物联网综合实验开发平台调试协调器模块上电后，打开物联网综合实验开发平台调试助手，可以看到如图助手，可以看到如图9.39所示的界面。所示的界面。2024/8/18将终端设备模块上电后，此处为将终端设备模块上电后，此处为ZigBee_Vibration_Sensor模块，在调试助手里面输入模块，在调试助手里面输入振动测量指令振动测量指令”REQ.VIB”，如图，如图9.40所示。所示。2024/8/18 点击点击”发送发送”按钮发送指令，等待片刻后，即可收到按钮发送指令，等待片刻后，即可收到终端设备返回的信息。如图终端设备返回的信息。如图9.41所示。所示。 当终端节点设备收到指令后，会点亮当终端节点设备收到指令后，会点亮LED1，开始进，开始进行一个时长为行一个时长为2s的振动检测，检测完毕后，的振动检测，检测完毕后，LED1熄灭。熄灭。最终将检测期内测到的方波个数以及时长打包发送到协调最终将检测期内测到的方波个数以及时长打包发送到协调器上，由上位机将此数据包显示出来。器上，由上位机将此数据包显示出来。tim代表下降沿总代表下降沿总时长，单位为时长，单位为ms；cnt为检测到的下降沿个数。为检测到的下降沿个数。2024/8/18思考与练习题思考与练习题1、简述开发环境、简述开发环境IAR Systems安装过程。安装过程。2、简述、简述TI ZStack协议栈安装过程。协议栈安装过程。3、简述烧写器、简述烧写器DEBUGGER驱动安装方法。驱动安装方法。4、简述烧写软件、简述烧写软件SmartRF Flash programmer安装方安装方法。法。5、简述物联网开发平台调试助手的作用和安装方法。、简述物联网开发平台调试助手的作用和安装方法。6、串口通信软件如何配置？、串口通信软件如何配置？7、简述、简述GenericApp项目工程配置方法。项目工程配置方法。8、简述烧写程序方法。、简述烧写程序方法。2024/8/18谢 谢