基于ZigBee的CC2530定時器T3的分析與研究

章萬靜，朱　迅，楊麗波

（淮安信息職業技術學院計算機與通信工程學院，淮安　223003）

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基于ZigBee的CC2530定時器T3的分析與研究

章萬靜，朱迅，楊麗波

（淮安信息職業技術學院計算機與通信工程學院，淮安223003）

摘要：CC2530內部集成了一個單周期的8051兼容內核，為真正的片上系統SoC提供一個強大而完整的ZigBee解決方案。介紹CC2530定時器T3的四種操作模式，并重點分析定時器T3在正計數/倒計數模式下中斷服務程序的設計。

關鍵詞：ZigBee；CC2530；SoC；定時器T3；操作模式；中斷服務

0　引言

ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的無線通信技術，其采用IEEE802.15.4標準，利用全球公用的公共頻率2.4GHz，廣泛用于物聯網、自動控制、樓宇自動化、照明系統和工業監視等諸多領域。

1 ZigBee芯片CC2530

ZigBee芯片CC2530是德州儀器TI公司推出的用來實現ZigBee協議的片上系統SoC解決方案[1]，能夠以非常低的成本構建功能強大而性能穩定的網絡節點，并具有強大的抗干擾性能和極高的接收靈敏度等優勢。CC2530在單個芯片上集成了一個單周期8051CPU兼容內核，具有8KB的超低功耗數據存儲器SRAM和32/64/128/256KB可編程、非易失性程序存儲器，包含1個8路輸入8～14位ADC、1個提供不同晶振和供電模式的時鐘與電源管理模塊、4個通用的16/8位定時器、1個看門狗電路、2個波特率可變的異步/同步串口、1個高級加密標準AES協同處理器以及21個可編程I/O引腳，并提供了一個IEEE802.15.4兼容具有RF內核的無線收發器。

2 CC2530定時器T3

ZigBee芯片CC2530的定時器有16位和8位之分，共4個，可以分別實現不同的功能。其中，定時器T3和定時器T4都是8位的定時器，其用法差不多一樣，只是相應寄存器的配置有些不同?，F以8位的定時器T3為例，來分析、研究并實現其定時中斷功能。定時器T3主要由1個8位的特殊功能寄存器T3CNT組成，存放其內的值可在每個時間周期邊沿自動遞增1或遞減1，基于該8位計數器T3CNT中值的變化，ZigBee芯片CC2530的定時器T3可以實現所有的定時/計數功能。時間周期可以由用戶通過配置時鐘控制狀態寄存器的位CLKCONSTA.TICKSPD[2:0]和時鐘控制命令寄存器的位CLKCONCMD.TICKSPD[2:0]來選擇系統時鐘源，并可以由定時器T3的控制寄存器的位T3CTL.DIV[2:0]設置的分頻器值進一步劃分。定時器T3有4種操作模式：自由運行模式、倒計數模式、模計數模式和正計數/倒計數模式[2]，不同的模式由定時器T3的控制寄存器的位T3CTL.MODE[1:0]的值進行選擇。定時器3有兩個獨立的比較通道，每個通道上使用一個I/O引腳。

2.1 T3的自由運行模式

定時器T3的自由運行模式主要用于產生獨立的時間間隔和輸出信號頻率。

在自由運行模式下，定時器T3的8位計數器T3CNT的值總是從初始值0x00開始啟動計數，在每個時間周期邊沿都會自動遞增1，當計數器T3CNT的值達到最大值0xFF溢出時，計數器T3CNT又會自動重新載入初始值0x00，然后再次按此規律遞增它的值，如圖1所示。

圖1　T3的自由運行模式

需要注意的是：當定時器T3的8位計數器T3CNT從初始值0x00開始計數達到最大計數值0xFF時，CC2530芯片將會由硬件自動將TIMIF定時器中斷標志寄存器中的T3OVFIF溢出中斷標志位設置為1。此時用戶如果設置了定時器T3的T3CTL控制寄存器中的OVFIM中斷屏蔽位，就會產生一次請求中斷服務。

2.2 T3的倒計數模式

定時器T3的倒計數模式可以用于需要事件超時間隔的應用程序。

在倒計數模式下，定時器T3啟動后，8位計數器T3CNT自動載入T3CC0的值開始倒計時，在每個時間周期邊沿會自動遞減1，直到達到最小值0x00，然后計數器T3CNT再次自動載入T3CC0的值后倒計數，如此循環反復，如圖2所示。（T3CC0中保存的值是在主程序開始初始化時將數據寫入特殊寄存器T3CC0中。）

圖2　T3的倒計數模式

需要注意的是：當定時器T3的8位計數器T3CNT 從T3CC0開始倒計數達到最小計數值0x00時，CC2530芯片由硬件自動將TIMIF定時器中斷標志寄存器中的T3OVFIF溢出中斷標志位設置為1。此時用戶如果設置了定時器T3的T3CTL控制寄存器中的OVFIM中斷屏蔽位，就會產生一次請求中斷服務。

2.3 T3的模計數模式

定時器T3的模計數模式一般用于周期不是0xFF的應用程序。

在模計數模式下，定時器T3的8位計數器T3CNT的值就會從初始值0x00開始啟動計數，在每個時間周期邊沿都會自動遞增1，一直達到T3CC0中預先存放的值時，計數器T3CNT會重新自動復位到最小值0x00，然后按此規律再次繼續遞增它的值，如圖3所示。（T3CC0中保存的值是在主程序開始初始化時將數據寫入特殊寄存器T3CC0中。）

圖3　T3的模計數模式

需要注意的是：當定時器T3的8位計數器T3CNT從一個比T3CC0中預先存放值大的值開始計數，達到最大值0xFF溢出時，計數器T3CNT會自動重新載入0x00，同時CC2530芯片自動由硬件將TIMIF定時器中斷標志寄存器中的T3OVFIF溢出中斷標志位設置為1。此時用戶如果設置了定時器T3的T3CTL控制寄存器中的OVFIM中斷屏蔽位，就會產生一次請求中斷服務

2.4 T3的正計數/倒計數模式

定時器T3的正計數/倒計數模式經常用在需要對稱輸出正脈沖，并且周期不是0xFF的應用程序。

在正計數/倒計數模式下，定時器T3的8位計數器T3CNT的值從初始值0x00啟動計數，在每個時鐘周期邊沿會自動遞增1，直到“正計數”達到T3CC0中保存的值，然后計數器T3CNT在每個時鐘周期邊沿會自動遞減1，“倒計數”直到0x00，再次按此規律又從0x00開始遞增，如此反復，如圖4所示。（T3CC0中保存的值是在主程序開始初始化時將數據寫入特殊寄存器T3CC0中。）

圖4　T3的正計數/倒計數模式

需要注意的是：當定時器T3的8位計數器T3CNT從初始值0x00開始正計數達到T3CC0，再從T3CC0開始倒計數達到0x00時，CC2530芯片自動由硬件將TIMIF定時器中斷標志寄存器中的T3OVFIF溢出中斷標志位設置為1。此時用戶如果設置了定時器T3的T3CTL控制寄存器中的OVFIM中斷屏蔽位，就會產生一次請求中斷服務

3 CC2530定時器T3應用分析

為了能及時看到定時器T3的實際定時效果，現將CC2530定時器T3的定時時間用來控制幾個LED燈閃爍，其原理圖如圖5所示。

圖5　LED燈定時閃爍實驗原理圖

四個LED燈的負極分別串聯一個分壓限流電阻R后由CC2530芯片的P1端口的4個引腳P1.4、P1.5、P1.6、P1.7控制，LED燈的正極全部連接到3.3V電源，此時CC2530芯片的4個引腳P1.4、P1.5、P1.6、P1.7必須全部配置成通用I/O端口，并都選擇使用其輸出功能。電阻R應選擇一個合適的阻值，以保證LED燈正常發光。此時，當某個引腳輸出為高電平1時，對應的LED燈滅；當某個引腳輸出為低電平0時，對應的LED燈亮。主程序代碼如下所示：

#include "ioCC2530.h"http://CC2530芯片寄存器、引腳及中斷向量的定義

unsigned char counter=0;//該變量用來輔助定時器T3定時

void main(void)

{

P1SEL &= 0x0f;//配置P1.4,P1.5,P1.6,P1.7為通用IO 口

P1DIR |= 0xf0;//配置P1.4,P1.5,P1.6,P1.7為通用IO口中的輸出口

P1_4 = 0;//LED1燈亮

P1_5 = 0;//LED2燈亮

P1_6 = 0;//LED3燈亮

P1_7 = 0;//LED4燈亮

T3CC0 = 0xfa;//T3CCO中的數據設置為250

EA = 1;//中斷總開關使能打開

T3IE = 1;//T3中斷使能打開

T3CTL = 0xff;

/*T3分頻器進行128分頻，配置為正計數/倒計數運行模式

T3定時溢出使能打開，T3CNT復位到0x00并啟動T3定時開始*/

while(1)

{

;

}

}

CC2530芯片定時器T3配置為正計數/倒計數模式，實現128分頻后，T3CC0中的值預先設置為250 （0xfa），并打開中斷使能總開關EA及定時器T3的中斷使能子開關T3IE。定時器T3的中斷服務程序如下所示：

#pragma vector = T3_VECTOR //定時器T3的中斷入口地址

__interrupt void T3_ISR(void) //定時器T3中斷函數的定義

{

//IRCON = 0x00; //調用中斷時，IRCON.T3IF可硬件清楚

if(counter<=100)

counter++; //T3定時時間未到，輔助計數器自加1

else

{

counter = 0; //T3定時時間到，輔助計數器清0

P1_4 = ! P1_4;

P1_6 = ! P1_6;//LED1燈,LED3燈閃爍

}

}

4　結語

上面程序代碼中沒有對CC2530芯片的時鐘控制狀態寄存器CLKCONSTA和時鐘控制命令寄存器CLKCONCMD的數據進行配置，即使用其默認值，通過分析得知：系統的時鐘選擇fosc=16MHz晶振（實驗板上的晶振），定時器T3標記輸出也為ftickspd=16MHz[3]。而定時器T3運行在128分頻的正計數/倒計數模式下，計數器T3CNT就會從初始值0x00開始正計數一直到0xFA （250），又從0xFA倒計數再次達到0x00時就會產生一次中斷請求，這樣定時器T3每次產生中斷的定時時間為250×2×1/(ftickspd/128)=0.04s，變量Counter輔助計數達到100次的定時時間達到4秒時就會改變LED燈的狀態，即LED1燈和LED3燈每隔4秒就閃爍一次。

參考文獻：

[1]青島東合信息技術有限公司編著. ZigBee開發技術及實踐[M].西安：西安電子科技大學出版社，2014.1

[2]Texas Instruments. Datasheet CC2530[EB/OL]. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cc2530.pdf. 2013.

[3]闞寶朋，章萬靜，趙隴.基于ZigBee技術的CC2530定時器的應用與實現[J].福建電腦，2015，6：115-116

章萬靜（1976-），男，湖北隨州人，碩士研究生，講師，研究方向為單片機、總線技術和嵌入式系統的應用

朱迅（1980-），男，江蘇淮安人，講師，碩士，研究方向為軟件及網絡

楊麗波（1977-），女，黑龍江牡丹江人，講師，碩士，研究方向為軟件

Analysis and Research on the CC2530's Timer 3 Based on ZigBee

ZHANG Wan-jing，ZHU Xun，YANG Li-bo
（Department of Computer and Communications Engineering，Huai'an College of Information Technology，Huai'an 223003）

Abstract：CC2530 based on ZigBee provides a powerful and complete solution for a true SoC, which contains an 8-bit microcontroller core based on a single cycle of 8051 compatible kernel. Introduces four operation modes of the CC2530’s timer T3, and analyzes the design of interrupt service program in emphasis in the up-and-down mode.

Keywords：ZigBee; CC2530; SoC; Timer 3; Operation Mode; Interrupt Service

收稿日期：2015-12-29修稿日期：2016-03-02

作者簡介：

文章編號：1007-1423（2016）09-0076-04

DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.09.019