Zigbee之旅（九）：幾個重要的CC2430基礎實驗——系統睡眠及中斷喚醒
一、承上啟下
這一篇，我們來討論一下CC2430的睡眠功能及喚醒方法。在實際運用中的CC2430節點一般是靠電池來供電，因此對其功耗的控制顯得至關重要。
下面是摘自CC2430中文手冊對CC2430的4種功耗模式的介紹：
從上表中可看出，CC2430共有4種電源模式：PM0（完全清醒），PM1（有點瞌睡）、PM2（半醒半睡）、PM3（睡的很死）。越靠後，被關閉的功能越多，功耗也越來越低。它們之間的轉化關係如下：
把 PM1、PM2 喚醒到PM0，有三種方式：復位、外部中斷、睡眠定時器中斷；但把 PM3 喚醒到 PM0，只有兩種方式：復位、外部中斷（這是因為在 PM3 下，所有振盪器均停止工作，睡眠定時器當然也熄火啦~）
下面我們通過一個小實驗，來介紹如何進入睡眠模式，以及如何喚醒到 PM0 狀態。
二、系統睡眠及中斷喚醒實驗
（1）實驗簡介
系統初始化，處於PM0 → 進入PM1 → 1s後被睡眠定時器喚醒為PM0 → 進入PM2 → 2s後被睡眠定時器喚醒為PM0 → 進入PM3 → 等待按鍵S1按下，觸發外部中斷，被喚醒為PM0（2）程式流程圖
（注：上圖中的圓角框表示系統的執行狀況）
（3）實驗原始碼及剖析（下面的框框是可以點的~）
標頭檔案及巨集定義
/*實驗說明：中斷喚醒睡眠實驗，分別介紹三種睡眠模式下的喚醒
*/
#include <ioCC2430.h
子函式
/*系統時鐘初始化-------------------------------------------------------*/void xtal_init(void)
{
SLEEP &=~0x04; //都上電while(!(SLEEP &0x40)); //晶體振盪器開啟且穩定 CLKCON &=~0x47
}/*LED初始化
-------------------------------------------------------*/void led_init(void)
{
P1SEL =0x00; //P1為普通 I/O 口 P1DIR |=0x0F; //P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 輸出
led1 = LED_OFF; //關閉所有LED led2 = LED_OFF;
led3 = LED_OFF;
led4 = LED_OFF;
}/*外部中斷初始化
-------------------------------------------------------*/void io_init(void)
{
P0INP &=~0X02; //P0.1有上拉、下拉
EA =1; //總中斷允許
IEN1 |=0X20; // P0IE = 1，P0中斷使能
PICTL |=0X09; //P0.1允許中斷，下降沿觸發
P0IFG &=~0x02; //P0.1中斷標誌清0}/*睡眠定時器中斷初始化
-------------------------------------------------------*/void sleepTimer_init(void)
{
STIF=0; //睡眠定時器中斷標誌清0
STIE=1; //開睡眠定時器中斷
EA=1; //開總中斷}/*設定睡眠定時器的定時間隔
-------------------------------------------------------*/void setSleepTimer(unsigned int sec)
{
unsigned long sleepTimer =0;
sleepTimer |= ST0; //取得目前的睡眠定時器的計數值 sleepTimer |= (unsigned long)ST1 <<8;
sleepTimer |= (unsigned long)ST2 <<16;
sleepTimer += ((unsigned long)sec * (unsigned long)32768); //加上所需要的定時時長
ST2 = (unsigned char)(sleepTimer >>16); //設定睡眠定時器的比較值 ST1 = (unsigned char)(sleepTimer >>8);
ST0 = (unsigned char)sleepTimer;
}/*選擇電源模式
-------------------------------------------------------*/void PowerMode(unsigned char mode)
{
if(mode<4)
{
SLEEP &=0xfc; //將SLEEP.MODE清0 SLEEP |= mode; //選擇電源模式 PCON |=0x01; //啟用此電源模式 }
}/*延時函式
-------------------------------------------------------*/void Delay(unsigned int n)
{
unsigned int i,j;
for(i=0;i<n;i++)
for(j=0;j<1000;j++);
}
主函式
/*主函式-------------------------------------------------------*/void main(void)
{
xtal_init();
led_init();
//PM0狀態，亮燈並延時 led1 = LED_ON; //亮LED1，表示統在PM0模式工作 Delay(10);//PM1狀態，滅燈 setSleepTimer(1); //設定睡眠定時器的定時間隔為1s sleepTimer_init(); //開睡眠定時器中斷 led1 = LED_OFF;
PowerMode(1); //設定電源模式為PM1
//1s後，由PM1進入PM0，亮燈並延時 led1 = LED_ON;
Delay(50);
//PM2，滅燈 setSleepTimer(2); //設定睡眠定時器的定時間隔為2s led1 = LED_OFF;
PowerMode(2); //設定電源模式為PM2//2s後，由PM2進入PM0，亮燈並延時 led1=0;
Delay(50);
//PM3，滅燈 io_init(); //初始化外部中斷 led1 = LED_OFF;
PowerMode(3); //設定電源模式為PM3
//當外部中斷髮生時，由PM3進入PM0，亮燈 led1 = LED_ON;
while(1);
}
中斷服務程式
/*外部中斷服務程式-------------------------------------------------------*/#pragma vector = P0INT_VECTOR
__interrupt void P0_ISR(void)
{
EA =0; //關中斷
Delay(50);
if((P0IFG &0x02 ) >0 ) //按鍵中斷 {
P0IFG &=~0x02; //P0.1中斷標誌清0 }
P0IF =0; //P0中斷標誌清0
EA =1; //開中斷}/*睡眠定時器中斷服務程式
-------------------------------------------------------*/#pragma vector= ST_VECTOR
__interrupt void sleepTimer_IRQ(void)
{
EA=0; //關中斷
STIF=0; //睡眠定時器中斷標誌清0
EA=1; //開中斷}
關於如何使用睡眠定時器來喚醒系統，可以總結為如下流程：開睡眠定時器中斷 → 設定睡眠定時器的定時間隔 → 設定電源模式
（注：“設定睡眠定時器的定時間隔”這一步一定要在“設定電源模式”之前，因為進入睡眠後系統就不會繼續執行程式了）
接下來，我們重點關注一下設定睡眠定時器定時間隔的子函式：setSleepTimer
首先對睡眠定時器簡單的介紹一下：它是運行於32.768kHz的24位定時器，當系統執行在除了PM3之外的所有的電源模式下，睡眠定時器都會不間斷執行。
睡眠定時器使用的暫存器有：ST0，ST1，ST2。下面是摘自CC2430中文手冊對其功能的詳細介紹：
可以看出，它們的功能包括兩方面：讀，寫。
讀：用於讀取當前定時器的計數值，讀的順序必須遵循：讀ST0 → 讀ST1 → 讀ST2
寫：用於設定定時器的比較值（當定時器的計數值=比較值時，產生中斷），寫的順序必須遵循：寫ST2 → 寫ST1 → 寫ST0
OK，接下來我們結合原始碼來講解：
（1）首先，定義一個unsigned long型變數（32位）sleepTimer，用於接收睡眠定時器的當前計數值：
unsigned long sleepTimer =0;sleepTimer |= ST0; //取得目前的睡眠定時器的計數值 sleepTimer |= (unsigned long)ST1 <<8;
sleepTimer |= (unsigned long)ST2 <<16;
（2）然後加上所需要的定時間隔：
sleepTimer += ((unsigned long)sec * (unsigned long)32768); //加上所需要的定時時長此處需要稍微解釋一下：
為什麼1s就代表著32768？因為定時器是工作在32.768kHz之下，所以定時器每加1，需耗時1/32768 s；加32768，就需要1s；
（3）最後將sleepTimer的值作為定時器的比較值：
ST2 = (unsigned char)(sleepTimer >>16); //設定睡眠定時器的比較值 ST1 = (unsigned char)(sleepTimer >>8);ST0 = (unsigned char)sleepTimer;
這樣，就可成功設定定時器的定時週期啦~
（注：至於原始碼的其他部分，相信結合著詳細的註釋，大家可以輕鬆看懂，在此不作贅述）
（4）實驗結果
執行程式，觀察LED1，現象為：LED1閃爍(即亮->滅1次)，1s後再次閃爍，2s後再次閃爍，然後保持熄滅狀態，然後按下S1，LED1亮。
實驗現象和預期完全吻合，Over~
三、結語
籲~ 抽出2天的課餘時間，終於搞定了這篇日誌。真的發現寫博，特別是寫一篇“讀者友好”的博文，的確是一項體力活：嚴謹性、美觀性、邏輯性...都是要考慮的事兒。
每次貼程式碼都嫌太長，但又不太願意使用部落格園自帶的摺疊工具。因此在本篇博文中，筆者試探性的加入了一些JQuery元素，實現了程式碼的平滑摺疊，還是有小小的成就感嘀，呵呵（JQuery菜鳥，高手勿笑~）。但當局者迷，我並不知這樣做是否真正增強了文章的可讀性，歡迎讀者朋友作出評論 :)
這一個月，筆者真正決定在部落格園紮下根來，於是花費了大量的課餘時間在博文的寫作上。初次寫博，雖然評論很少，但大部分日誌都有500以上的點選率，也算是對我的小小的鼓勵！在部落格園發表關於微控制器的內容，的確需要勇氣，不過我會堅持寫下去的~
從開始到現在的九篇博文，重點是CC2430晶片上的基本硬體模組的運用。到此為止，我們基本上把CC2430上的大部分外設都過了一遍，但是還有比如Flash存取、隨機數發生器、AES協處理器、射頻通訊等，還沒涉及到。不過Zigbee之旅並未結束，筆者打算在下一個主題（Z-Stack協議的實現）中，再來有選擇性的把這些遺漏之處補齊。
下一篇博文，筆者打算以一個稍帶綜合性與擴充套件性的小實驗——“溫度監測系統”來結束Zigbee的首次旅行，講解一下如何去綜合運用前面學到的知識點。