资源简介

(共79张PPT)
单片机与C语言技术应用
第二单元 任务1
2.1 使用CC2530的I/O端口
学习目标
01
知识储备
03
任务工单
05
任务要求与任务分析
02
任务实施
04
任务小结
06
知识与技能提升
07
延伸阅读
08
学习目标
01
掌握if-else条件语句的基本用法；
掌握判断条件标志位进行逻辑控制；
掌握单片机按键检测的基本原理；
掌握按键控制相关端口寄存器设置方法；
掌握查询方式按键处理的编程方法；
掌握按键外部中断寄存器设置方法；
掌握外部中断方式按键处理的编程方法。
学习目标
01
能对CC2530单片机按键进行端口设置；
能使用查询方法进行按键有效判断和按键处理；
能对CC2530单片机外部中断寄存器进行设置；
能使用外部中断方法进行按键有效判断和按键处理。
2.1 使用CC2530的I/O端口
学习目标
01
知识储备
03
任务工单
05
任务要求与任务分析
02
任务实施
04
任务小结
06
知识与技能提升
07
延伸阅读
08
任务要求与任务分析
02
● 任务要求：
LED灯交替闪烁
● 任务分析：
CC2530单片机I/O口输出高低电平控制LED灯的亮灭；采用Delay()延时函数定时输出控制。
2.1 使用CC2530的I/O端口
学习目标
01
知识储备
03
任务工单
05
任务要求与任务分析
02
任务实施
04
任务小结
06
知识与技能提升
07
延伸阅读
08
自增自减运算符
1
知识储备
03
C语言中整数的表示方法
2
3
4
5
C语言中设置和清除某位
CC2530通用I/O端口
通过寄存器配置通用I/O端口
● 自增运算符 ：“++”——使变量的值自增1
● 自减运算符 ：“--” ——使变量值自减1
● ++i：i自增1后再参与运算
● --i ：i自减1后再参与运算
● i++：参与运算后i的值再自增1
● i-- ：参与运算后i的值再自减1
知识储备
03
自增自减运算符
1
C语言中整数的表示方法
2
3
4
5
C语言中设置和清除某位
CC2530通用I/O端口
通过寄存器配置通用I/O端口
知识储备
03
● 二进制
二进制由0和1两个数字组成，使用时必须以0b或0B（不区分大小写）开头。
● 八进制
八进制由0~7八个数字组成，使用时必须以0开头（注意是数字0，不是字母o）。
● 十六进制
十六进制由数字0~9、字母A~F或a~f（不区分大小写）组成，使用时必须以0x或0X（不区分大小写）开头。
● 十进制
十进制由0~9十个数字组成，没有任何前缀，和我们平时的书写格式一样。
知识储备
03
自增自减运算符
1
C语言中整数的表示方法
2
3
4
5
C语言中设置和清除某位
CC2530通用I/O端口
通过寄存器配置通用I/O端口
知识储备
03
● 对变量的某些位清0而不影响其他位
变量a当前的值是0x6d（0b0110 1101），现需要将该变量的第0位和第5位的值改为0，同时不能影响其它位的值。那么，在C语言中可以使用位与（&）操作符实现。
写法举例：a = a & ~0x21；
用复合位运算符简写为：a &= ~0x21；
知识储备
03
逻辑“与”操作的特点为，该位有0结果就为0，若为1则保持原来值不变。
如果需要将其中的第n位清零，可以写成：
a &= ~(0x01<左移的起始次数是从0次开始，即第0位清零不需要移动，而第n位清零则需要左移n次。
知识储备
03
● 对变量的某些位置1而不影响其他位
变量a当前的值是0x6d（0b0110 1101），现需要将该变量的第1位和第4位的值改为1，同时不能影响其它位的值。那么，在C语言中可以使用位或（|）操作符实现。
写法举例：a = a | 0x12；
用复合位运算符简写为：a |= 0x12；
知识储备
03
● 对变量的某些位置1而不影响其他位
逻辑“或”操作的特点为，该位有1结果就为1，若为0则保存原来值不变。
如果需要将其中的第n位置1，可以写成：
a |= (0x01<知识储备
03
自增自减运算符
1
C语言中整数的表示方法
2
3
4
5
C语言中设置和清除某位
CC2530通用I/O端口
通过寄存器配置通用I/O端口
知识储备
03
● CC2530采用QFN40封装，共有40个引脚，可以作为GPIO（General-purpose input/output，通用数字输入输出端口，也简称I/O口）的共有21个，分为3个端口组，分别命名为P0、P1、P2;
● 其中P0和P1端口组有8位端口，P2仅有5个端口;
● 在这些I/O口中有两种不同的输出电流，P1_0和P1_1输出电流为20mA，在配置为输入时没有上拉和下拉功能；
● 剩下的19个端口输出电流只有4mA，在配置为输入时可以选择内部上拉、下拉或三态;
● 仿真时需要使用P2_1和P2_2，实时时钟的晶振需要使用P2_3和P2_4。
知识储备
03
知识储备
03
自增自减运算符
1
C语言中整数的表示方法
2
3
4
5
C语言中设置和清除某位
CC2530通用I/O端口
通过寄存器配置通用I/O端口
知识储备
03
● 在单片机内部有一些特殊功能的存储单元，这些单元用来存放控制单片机的内部命令、数据或运行过程中的一些状态信息，这些寄存器统称为“特殊功能寄存器”，操作单片机的本质，就是对这些特殊功能寄存器进行读写操作。
● 每一个特殊功能寄存器本质上就是一个内存单元，而且只能通过内存地址标识和使用内存单元。
● 为了便于使用，每个特殊功能寄存器都有一个对应的名字。
● 在程序设计时，通过预处理的文件包含命令#include ，就可以直接使用寄存器的名称访问内存地址。
知识储备
03
● PxSEL：端口功能选择寄存器，设置端口是通用I/O还是外设功能。
位 位名称 复位值 操作 描述
7:0 PxSEL_[7:0] 0x00 R/W 设置Px_7到Px_0端口的功能。
设置为0：对应端口被设置为通用I/O功能。
设置为1：对应端口被设置为外设功能。
这里的“x”是指要使用的端口组编号，例如要配置P1_0端口，则选择P1SEL寄存器。
复位值为0x00，即复位后均默认为通用I/O功能。
知识储备
03
配置代码举例：
1. P1SEL &= ~0x03; //设置P1_0和P1_1为通用I/O功能
2. P0SEL |= 0x48； //设置P0_3和P0_6为外设功能
知识储备
03
● PxDIR：端口传输方向寄存器，用来设置数据的传输方向（作为输入或者作为输出）
位 位名称 复位值 操作 描述
7:0 PxDIR_[7:0] 0x00 R/W 设置Px_7到Px_0端口的传输方向。
设置为0：对应端口被设置为输入。
设置为1：对应端口被设置为输出。
这里的“x”是指要使用的端口编号，例如要设置P1_0端口，则选择P1DIR寄存器。
复位值为0x00，即复位均默认为输入功能。
知识储备
03
配置代码举例：
1. P1DIR &= ~0x03; //设置P1_0和P1_1为输入
2. P0DIR |= 0x48； //设置P0_3和P0_6为输出
知识储备
03
2.1 使用CC2530的I/O端口
学习目标
01
知识储备
03
任务工单
05
任务要求与任务分析
02
任务实施
04
任务小结
06
知识与技能提升
07
延伸阅读
08
任务实施
04
● 任务实施前必须先准备好以下设备和资源：
序号 设备/资源名称 数量 是否准备到位（√）
1 计算机(已安装好IAR软件) 1台
2 NEWLab实训平台 1套
3 CC-Debugger 仿真器 1套
4 白板 1块
1
2
打开工程
编写代码
3
编译工程
4
仿真调试
任务实施
04
●按单元1任务3的方式打开工程。
任务实施
04
1
2
打开工程
编写代码
3
编译工程
4
仿真调试
任务实施
04
● 步骤1：头文件包含
#include
任务实施
04
● 步骤2：I/O引脚宏定义
任务实施
04
分析原理图可以得到LED1是连接到P1_0，LED2是连接到P1_1，输出高电平LED点亮，输出低电平LED熄灭。可以通过软件对P1_0或P1_1直接操作输出，写“0”输出低电平，写“1”输出高电平，参考代码如下：
P1_0 = 0; //P1_0输出低电平
P1_0 = 1; //P1_0输出高电平
P1_1 = 0; //P1_1输出低电平
P1_1 = 1; //P1_1输出高电平
任务实施
04
考虑到直接使用P1_0或P1_1不够直观，可以使用第一单元介绍的宏定义，将P1_0和P1_1宏定义为LED1和LED2，参考代码如下：
#define LED1 P1_0 //P1_0引脚宏定义为LED1
#define LED2 P1_1 //P1_1引脚宏定义为LED2
任务实施
04
采用以上宏定义后，后续可以采用LED1代替P1_0，LED2代替P1_1, 对LED1和LED2的操作等效于对P1_0和P1_1引脚的操作，参考代码如下：
LED1 = 0; //P1_0输出低电平
LED1 = 1; //P1_0输出高电平
LED2 = 0; //P1_1输出低电平
LED2 = 1; //P1_1输出高电平
任务实施
04
● 步骤3：编写I/O口初始化函数
初始化I/O口的代码编写思路如下：
（1）设置P1SEL寄存器，将P1_0和P1_1设置为通用I/O端口。
（2）设置P1DIR寄存器，将P1_0和P1_1设置为输出。
初始化代码如下：
P1SEL &= ~0x03; //设置P1_0和P1_1设为通用I/O功能
P1DIR |= 0x03; //设置P1_0和P1_1设为输出
任务实施
04
由于上电复位之后所有端口均设置为通用I/O，因此设置P1SEL可以省略，修改后的代码如下：
P1DIR |= 0x03; //设置P1_0和P1_1设为输出
任务实施
04
把以上代码写到初始化函数中，是一个无参函数，无返回值，参考代码如下：
void InitIO(void)
{
P1DIR |= 0x03; //设置P1_0和P1_1设为输出
}
任务实施
04
● 步骤4：编写延时函数
LED的亮灭之间需要插入延时，人眼才能观察到LED灯在闪烁，延时函数参考代码如下：
任务实施
04
void Delay(unsigned int n)
{
unsigned int i,j;
for(i=0;i{
for(j=0;j<600;j++);
}
}
该延时函数的输入参数为n,对应的延时时长为n毫秒。
任务实施
04
● 步骤5：编写main主函数
void main(void) //主函数
{
InitIO( ); //初始化LED灯控制IO口
while(1)
{
LED1 = 1; //设置P1_0输出高电平，点亮LED1灯
LED2 = 0; //设置P1_1输出低电平，熄灭LED2灯
任务实施
04
Delay(1000); //延时1秒
LED1 = 0; //设置P1_0输出低电平，熄灭LED1灯
LED2 = 1; //设置P1_1输出高电平，点亮LED2灯
Delay(1000); //延时1秒
}
}
任务实施
04
main主函数完成I/O口初始化，然后进入不断循环执行LED1和LED2交替闪烁。在循环语句中，点亮LED1，熄灭LED2，延时，再熄灭LED1，点亮LED2，再延时，反复循环，就可以实现LED交替闪烁。
任务实施
04
1
2
打开工程
编写代码
3
编译工程
4
仿真调试
任务实施
04
按照任务2的第四步对工程进行编译。如果没有错误，可在以信息栏看到编译成功的信息，如果提示错误，需要认真检查修改，重新编译链接，直到没有错误为止。
任务实施
04
1
2
打开工程
编写代码
3
编译工程
4
仿真调试
任务实施
04
按任务3连接好CC-Debugger仿真器和ZigBee模块白板。
（1）进入仿真调试模式。
先检查一下仿真软件的驱动是否安装，如有需要，请参见书配套资源。还需要确认菜单栏中否有仿真菜单“Texas Instruments Emulator”
任务实施
04
如果没有以上菜单，需要重新设置，直到出现“Texas Instruments Emulator”为止。
任务实施
04
连接好CC-Debugger仿真器，选择菜单Project->Download and Debug、或快捷键CTRL+D、或点击工具栏上 进入调试状态，开始下载程序，下载完成程序指针停止在main函数的第一行，表明预备执行该行代码（只是预备，还没有开始执行）。
第一次下载程序前需要按仿真器侧面的复位按钮，否则会导致下载错误。
任务实施
04
（2）观察变量的值。
可以通过Watch观察变量的值，以LED1和LED2为例，先选择菜单View->Watch，打开Watch窗口，在Watch窗口中输入LED1和LED2。
任务实施
04
分别操作逐行运行、跳入运行、跳出运行，观察程序指针的运行状态，观察Watch窗口中LED1和LED2值的变化，再看观察ZigBee板上LED灯的亮灭，值的变化与亮灭是否一一对应。
任务实施
04
（3）观察寄存器值
选择菜单View-> Register，打开Register窗口，可以通过窗口看到寄存器的值。
分别操作逐行运行、跳入运行、跳出运行，观察程序指针的运行状态，并且观察Register窗口的值。
任务实施
04
任务实施
04
（4）断点。
先点击需要插入断点的语句，再选择图标 插入断点
如果需要取消断点，可以先点击需要取消的的语句，再选择图标 取消断点。
全速运行程序，选择菜单Debug->Go，或者按F5，或点调试工具栏上 ， 如果有断点，运行到断点处会自动停下，如果没有断点，程序将一直运行下去，观察ZigBee板上LED灯的亮灭。
任务实施
04
（5）退出仿真调试模式
选择菜单Debug->Stop Debugging，或者快捷键Ctrl + Shift + D ，或点调试工具栏上
仿真调试除了可以用于下载代码，还能帮我们分析代码执行过程中程序的状态，还能观察变量、寄存器、RAM中的值、端口的状态等，有利于进行代码设计和分析等工作。
任务实施
04
学习目标
01
知识储备
03
任务工单
05
任务要求与任务分析
02
任务实施
04
任务小结
06
知识与技能提升
07
延伸阅读
08
2.1 使用CC2530的I/O端口
05
任务工单
本次任务关键知识引导
1．自增运算符记为“++”，其功能是使变量的值（ ）；自减运算符记为“--”，其功能是使变量值（ ）。
2．二进制使用时必须以（ ）开头，八进制使用时必须以（ ）开头，十六进制使用时必须以（ ）开头。
3．十六进制的值为0x6d，转为二进制为（ ），
4．++i：i自增1后再参与（ ）；i++：参与（ ）后i的值再自增1。
5．C语言中的整数可以使用（ ）进制、（ ）进制、八进制和（ ）进制表示。
6．在C语言中某些位清0而不影响其他位，可以使用位与（ ）操作符实现，某些位置1而不影响其他位值1，可以使用位或（ ）操作符实现。
7．CC2530共有（ ）个引脚，可以作为通用数字I/O端口的共有（ ）个。
8．CC2530输出电流为20mA的端口为（ ）和（ ）。
9．在单片机内部有一些特殊功能的存储单元，统称为特殊功能寄存器，英文简称为（ ）。
10．CC2530的P0的通用I/O端口相关的寄存器为（ ），P1的端口传输方向寄存器（ ）。
11．选择菜单Project->（ ），开始下载程序。
任务工单
05
各组选派代表分析本组任务实施经验；
01
添加标题
请参照评价标准完成自评；
02
完成对其他小组的评价。
03
互评
经验分享
自评
评价方式 可采用自评、互评、老师评价等方式 说明 主要评价学生在项目学习过程中的操作技能、理论知识、学习态度、课堂表现、学习能力等。 序号 评价内容 评价标准 分值 得分
1 知识运用（20%） 掌握相关理论知识，完成本次任务关键知识的作答准确率（20分） 20分
2 专业技能（40%） 工程编译通过，LED的指示功能正常。（40分） 40分
工程编译通过，LED的指示功能异常。（30分）
完成代码的输入，工程没有编译通过。（15分）
建立工程错误，或者部分输入代码。（5分）
3 核心素养（20%） 具有良好的自主学习、分析解决问题、帮助他人的能力、整个任务过程中有指导他人并解决他人问题（20分） 20分
具有较好的学习能力和分析解决问题的能力，任务过程中无指导他人（15分）
具有主动学习并收集信息的能力，遇到问题有请教他人并得以解决（10分）
不主动学习（0分）
4 职业素养（20%） 实验完成后，设备无损坏、设备摆放整齐、工位区域内保持整洁、无干扰课堂秩序（20分） 20分
实验完成后，设备无损坏、无干扰课堂秩序（15分）
无干扰课堂秩序（10分）
干扰课堂秩序（0分）
总得分
学习目标
01
知识储备
03
任务工单
05
任务要求与任务分析
02
任务实施
04
任务小结
06
知识与技能提升
07
延伸阅读
08
2.1 使用CC2530的I/O端口
任务小结
06
学习目标
01
知识储备
03
任务工单
05
任务要求与任务分析
02
任务实施
04
任务小结
06
知识与技能提升
07
延伸练习
08
2.1 使用CC2530的I/O端口
任务拓展
07
动动脑
1．知识储备中有介绍C语言中整数的表示方法，在数学上010和10的值是相同的，但在C语言中，表达式010和10的前缀不一样，其表示的数值大小也是不一样的，为什么？
2．例子中有一个延时函数，这个函数的功能是什么，如果没有这个函数，人还能不能观察到外接的LED灯闪烁，为什么？
任务拓展
07
动动手
1．课本中的例子为两个LED交替闪烁，试着修改代码，改为两个LED同时闪烁，再重新编译链接之后，将生成的代码写到ZigBee模块白板中测试一下效果。
2．在进入仿真调试界面，观察View菜单下的各功能。
学习目标
01
知识储备
03
任务工单
05
任务要求与任务分析
02
任务实施
04
任务小结
06
知识与技能提升
07
延伸练习
08
2.1 使用CC2530的I/O端口
延伸练习
08
1．IAR断点类型
设置断点目的简单来说就是在指定指令或者代码行中断程序的执行，有硬件断点和软件断点之分。常规的断点调试是在想观察哪里的问题时，就在对应的代码位置设置断点，一旦运行到断点位置时程序会自动暂停运行，通过观察感兴趣的变量、寄存器、RAM中的值等工具找查问题。
延伸练习
08
很多时候我们想知道某段代码运行之后的状态，但又不能让程序停下来，譬如说调试ZigBee协议栈时就不能单步运行，否则会打断ZigBee的通讯时序；在中断处理函数调试时也不能停下，否则就会失去后续的中断响应；还有就是同一段循环体，想运行一定次数再停下来等。对此IAR提供了代码断点、条件断点、读写访问权限的数据断点、数据日志断点和电源断点等。部分断点功能在右键菜单中。
延伸练习
08
右键菜单：
延伸练习
08
还有部分断点需要进行条件设置，以设置循环次数断点为例，计划在延时函数中当i值为4000时停止运行，先View->Breakpoints打开断点调试界面
延伸练习
08
先在循环内需要观察的代码行用图标
设置断点，成功后会有断点标记，在断点调试界面中自动生成相关信息。
延伸练习
08
断点信息：
延伸练习
08
在断点信息窗口中的断点单击右键，左键选择Edit
延伸练习
08
Conditions的Expression窗口中设置好条件i==4000，单击“确定”
延伸练习
08
2．视觉暂留和PWM调光
视觉暂留现象又称“余晖效应”，人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，大脑中的视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。
延伸练习
08
视觉暂留现象首先被中国人运用，走马灯是有历史记载最早的视觉暂留现象的运用。正月十五元宵节，民间风俗要挂花灯，马灯为其中的一种，是利用燃灯的热气推动灯旋转，这是我国民间彩灯一种独特的艺术形式。由于灯的各个面上都绘有古代武将骑马的图画，而灯转动时看起来好像几个人你追我赶，故名走马灯
延伸练习
08
走马灯：
延伸练习
08
视觉暂留会使人的视觉产生重叠现象，使物体“变静为动”，例如，下雨时，雨点是一滴一滴落到地面上，它本身并不是连续的，但我们的感觉却是雨点仿佛是一条条连绵不断地向下倾注的水线；电风扇转动时，每个扇叶仍是分开的，但我们却只看到一个圆盘的形状；黑暗中旋转的焰火，看起来就像一个火圈。
延伸练习
08
手机显示屏中的PWM调光就是利用视觉暂留现象。PWM的意思为脉冲宽度调制，通过周期性的点亮熄灭屏幕来调节屏幕的亮度
延伸练习
08
延伸练习
08
根据上图我们可以发现，亮灭虽然交替，但是里面亮的时间和灭的时间是不一样的，当亮的时间更长的时候，我们观察到的屏幕亮度会比较亮的，当灭的时间更长的时候，我们看到的屏幕亮度会比较暗的，通过调节亮和灭在一个周期内所占的时间比例，就可以控制屏幕亮度。

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