Zigbee之旅（九）：几个重要的CC2430基础实验——系统睡眠及中断唤醒
Zigbee之旅（九）：几个重要的CC2430基础实验——系统睡眠及中断唤醒
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：
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
（2）程序流程图
（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
/*LED_ON 0#define led1 P1_0
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 <ioCC2430.h>
#define led2 P1_1
#define led3 P1_2
#define led4 P1_3
/*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<n;i++)
for(j=0;j<1000;j++);
}
/*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);
}
/*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：
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。
