LED控制实验

最新推荐文章于 2024-09-12 16:06:17 发布

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(一)实验目的

a)学习nesC编程语言

b)学习如何使用Timer和LED组件

c)学习如何进行程序的编译和下载

(二)实验设备

a)一个节点：标准的MICA2、MICAz、IRIS或者与之相兼容的版本。

b)一台网关和一条串口线或者USB转串口设备。

c)一台安装有MoteWorks开发环境的Windows PC。

(三)实验介绍

在本实验中，需要创建一个应用程序，该程序使用节点上Atmega128L处理器中的计时器进行计时。该计时器以每秒一次的频率触发节点上红色LED灯的明暗变化。

(四)实验步骤

a)启动MoteWorks开发环境中的PN2编辑软件。

启动PN2后，看到如下图的结构：

目录结构

其中：

apps是Moteworks自带的示例程序。

make是针对不同平台的编译规则文件。

tools是编译、下载等用到的一些工具。

tos是TinyOS1.x的源码，Crossbow在源码中加入了xmesh网络协议和支持Crossbow产品的一些组件。

b) 在C:\Crossbow\cygwin\opt\MoteWorks\apps文件夹下（默认Moteworks安装在C盘），建立自己的文件夹，比如experiments，再在下面建立本次实验的文件夹，比如test1。在PN2的apps上可以看到新建的文件夹experiments/test1。看不到时，可以右击apps文件夹，选择刷新即可。

注：也可以把随设备一起实验程序文件夹experiments直接拷贝到C:\Crossbow\cygwin\opt\MoteWorks\apps下，省去下面建立文件的过程。

c)创建Makefile文件。

创建一个应用程序首先需要为它建立一个Makefile文件，通常地Makefile文件按以下的规范建立：

include Makefile.component 
include $(TOSROOT)/apps/MakeXbowlocal 
include $(MAKERULES)

点击“File”>“Save”进行保存。

d)创建Makefile.component文件

这个文件描述了应用程序的顶层组件：MyApp和实验中将使用的传感器板。指定传感器板的命令告诉编译器将要使用的预先编译好的nesC组件，该组件用于应用程序访问传感器设备。每一个传感器板都有自己的一套预编译的nesC组件。

Makefile.component文件通常以以下规范建立：

COMPONENT=MyApp  
SENSORBOARD=mts310

点击”File”>“Save”进行保存。

e)创建配置文件

应用程序的配置文件命名为“MyApp.nc”。StdControl接口是应用程序中的最基本的接口，它为TinyOS应用程序的初始化、运行和终止提供了最基本的功能。

在PN2中按照以下代码创建应用程序的配置文件：

/**  
* This configuration shows how to use the Timer and LED components  
**/  
configuration MyApp {  
}  
implementation {  
components Main, MyAppM, TimerC, LedsC;  
Main.StdControl -> TimerC.StdControl;  
Main.StdControl -> MyAppM.StdControl;  
MyAppM.Timer -> TimerC.Timer[unique("Timer")];  
MyAppM.Leds -> LedsC.Leds;  
}

在配置文件的最后两行中，TimerC和LedsC组件和应用程序的模块连接了起来，于是应用程序的模块可以控制Timer和LED设备通过调用TimerC和LedsC组件中的函数。

当完成程序编辑后，点击“File”>“Save”进行保存。

f)创建模块文件

应用程序的模块文件命名为“MyAppM.nc”。模块文件通常包含了程序的实体代码。在这里用户需要编写代码启动Timer和触发红色LED灯的明暗。

在PN2中键入以下参考代码：

/**  
* This module shows how to use the Timer and LED components  
**/  
module MyAppM {  
provides {  
interface StdControl;  
}  
uses {  
interface Timer;  
interface Leds;  
}  
} 
implementation {  
/**  
* Initialize the components.  
*  
* @return Always returns <code>SUCCESS</code>  
**/  
command result_t StdControl.init() {  
call Leds.init();  
return SUCCESS;  
}  
/**  
* Start things up. This just sets the rate for the clock  
* component.  
*  
* @return Always returns <code>SUCCESS</code>  
**/  
command result_t StdControl.start() {  
// Start a repeating timer that fires every 1000ms  
return call Timer.start(TIMER_REPEAT, 1000);  
}  
/**  
* Halt execution of the application.  
* This just disables the clock component.  
*  
* @return Always returns <code>SUCCESS</code>  
**/  
command result_t StdControl.stop() {  
return call Timer.stop();  
}  
/**  
* Toggle the red LED in response to the <code>Timer.fired</code>  
* event.  
*  
* @return Always returns <code>SUCCESS</code>  
**/  
event result_t Timer.fired()  
{  
call Leds.redToggle();  
return SUCCESS;  
}  
}

当完成程序编辑后，点击“File”>“Save”进行保存。

g)编辑完成后，进行程序的编译和部署。程序的编辑和部署通常在PN2中进行，首先选择“Tools”>“make micaz”（或者makemica2、iris，依节点型号而定）进行编译。

注：选择编译时，如果当前打开的文件是本次的程序文件，则编译本程序，如果打开的是，比如说第二个实验的程序文件，则编译第二个实验的程序，下载程序时也是一样的道理。如果打开的不是程序文件，则不会出现编译选项。

然后在“Output”栏中可以看到编译的结果，正确编译后如下图所示：

在编译完成后，若在“Output”栏中没有错误的信息，则可以进行程序的下载。

注：应用程序文件夹下的build文件夹是在执行编译命令后生成的，里面按平台建立子文件夹，存放编译过程中生成中间文件和可以下载到节点里的最终文件。

h) 连接好网关的电源，串口线一端连接PC机的串口，一端连接网关的串口0（靠近以太网口的那个）。如果PC机不带串口，则可以使用USB转串口的设备。连接如下图：

鼠标键盘通过USBhub连接到网关。串口连接在以太网口附件的串口接口。

安装USB转串口的设备驱动后（驱动由硬件设备提供者提供），它会虚拟出一个串口，右键“我的电脑”->“管理”->“设备管理器”->端口（COM&LPT），可以查看串口号。如下图：

记住这个串口号。

k) 将网关stargate2的51Pin附近的拨键开关中的7,8按下，需要下载程序的节点连接到stargate2的51pin接口上，如果节点带电池，要先把电源开关关掉，再连接网关51Pin，因为网关51Pin也会给节点供电，同时供电会造成短路，损害设备。网关连线可以参考下图（使用USB转串口设备时）：

l) 打开网关的电源，在网关stargate2的液晶屏幕上，会显示linux操作系统的界面，点击桌面上的“Terminal”图标。弹出控制台窗口，输入命令“cd /usr/xbow/mote”，接着执行“./mib520”，当出现“Device /dev/ttySAC0 has beenopened.”时，表示stargate2上的程序可以开始接收程序数据了。

m)回到PC机上的PN2软件，选择“Tools”>“shell”，当对话框出现后，在框中输入”make micaz reinstall,<m> mib520,com<n>”

micaz为节点类型，其他的如iris，mica2等。

m为用户指定给节点的id，是个2字节的数，0到65535。但是0是保留给基站节点用的，即下载Base程序、连接在网关上的节点。不同的节点要使用不同的id，像IP地址一样，相同了会冲突。记住自己分配给不同节点的不同id，接收数据时用来区分是哪个节点发过来的数据。

n为串口号，使用串口线时（非USB转串口设备），COM口设置为COM1；当使用USB转串口设备时，USB转串口的设备会虚拟出COM口，比如COM口号为3，则使用com3，在框中输入”makemicaz reinstall,1 mib520,com3”。点击确定。

注：如果PN2的控制台提示“Can not connect to Mote correctly. Please check your Mote.”

一要检查节点和网关的连接，节点是否插紧，51Pin附近的拨键开关中的7,8是否按下，串口号设置是否正确，即”make micaz reinstall,<m>mib520,com<n>”中的n是否为连接网关和PC机的串口号。

注意命令中的空格和逗号的使用，不要增减，不要替换。按照命令去输入。下面是初学者遇见的错误输入：

make iris 12,reinstall mib520,com3

顺序不对

make iris reinstall ,12 mib520,com3

“,12”前多个空格

make reinstall,12 mib520,com2

忘记指定平台,端口指定错误

make iris reinstal,12 mib520,com3

单词拼写错误

如果上面的命令执行错误，想中断执行时，可以使用PN2中Tools->stop Tools。如果还下不进去，查看PC机上任务管理器中进程项中有没有uisp.exe这个进程，有的话，把它结束掉。

二是要检查网关上运行的mib520程序是否已经结束，已经结束则重新打开。（30秒内没有通讯，mib20程序会自动退出，打印”Device /dev/ttySAC0 hasbeen closed.”，如果有通讯就重新计时），所以在打开mib520软件之前，最好把该做的都做好，比如在PN2里写好下载程序的命令，当mib520程序启动后，点下“确定”即可。

三是要需要检查串口设置，这个一般出厂时配好，如果上面的解决方法没有生效在试试这个方法。stargate2启动时，通过串口输出一些信息，可以通过超级终端等串口数据接收工具接收，在网关启动的3秒中内，快速按下任意键进入uboot，选择3（7.0寸屏幕）。接着按下e（退出），输入printenv，回车，打印环境信息。

如果看到有这个设置“bootargs=noinitrd console=ttySAC0ubi.mtd=1 root=ubi0:rootfs rootfstype=ubifs init=/linuxrc video=fb:AT070TN83ppp=none”修改一下，使用命令“setenvbootargs noinitrdconsole=null ubi.mtd=1 root=ubi0:rootfsrootfstype=ubifs init=/linuxrc video=fb:AT070TN83 ppp=none”，回车之后，使用命令“saveenv”，保存参数，接着输入“reboot”重新启动。重新下载程序。

部署的结果在“Output”栏中同样可见，如下图所示：

当在“Output”栏中显示“Uploading：flash”字样，并且没有任何错误提示时，则表示部署完成。可以看到节点上的红色LED灯每秒进行明暗的变化。