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用C語言在Linux下實現CC2530上位機-1

作者：土豆居士
系統 Linux
本篇給大家介紹用C語言在Linux下實現CC2530上位機-1，希望能夠幫助到你。

[[377335]]

0、前言

網友提問如下：


本地進程之間 pipe shm msg 消息隊列， sem

兩個pc之間 socket /unix

raw 套接字：

BSD socket unix -> bill joy bsd分支，

匯總下這個網友的問題，其實就是實現一個網關程序，內容分為幾塊：

下位機，通過串口與上位機相連;

下位機要能夠接收上位機下發的命令，并解析這些命令;

下位機能夠根據這些命令配置對應的外設、讀取對應的傳感器的數據上傳到上位機;

主程序串口操作模塊：通過串口下發命令或者讀取下位機上傳的數據信息;

主程序網絡通信模塊：接收遠程服務器下發的命令，并將下位機采集的數據上傳到服務器。

整體看來，這個相當于是一個小的項目了，內容難度都比較大，下面我們會分為幾篇獨立的文章來講解。

本篇只討論如何給下位機編寫一個簡單的上位機。

一、環境簡介

1. 軟硬件環境

下位機：CC2530 OS：vmware + ubuntu

在這里彭老師采用的是CC2530,讀者也可以采用其他的板子，我們只需要該板子有串口，可以和PC通信，同時板子上有可設置的led燈、繼電器以及可以采集數據的傳感器即可。

2. 硬件連接圖

硬件連接圖如下：


該款CC2530已經集成了CH340芯片，usb線連接電腦，即可被識別。

3. pc下識別串口

如果該串口被PC獲取，名字為COMn【n為某整數】。


windows下串口

4. ubuntu下識別串口

首先需要vmware抓取串口【串口在同一時刻要么被windows抓取要么被vmware抓取】，按下圖所示，點擊連接即可：


虛擬機抓取串口

但是往往ubuntu中沒有ch340的驅動，經過實際測試，ubuntu14及之前的版本都沒有這個驅動，ubuntu16以上的版本有這個驅動。

如果沒有ch340驅動可以用以下方法安裝對應的驅動：

  1. 1 make  
  2. 2 sudo make load 
  3. 3 ls /dev/ttyUSB0 

 

ubuntu安裝串口驅動

按照上述步驟，會生成設備文件**/dev/ttyUSB0**。

  1. ls /dev/ttyUSB0 -l 
  2. crw-rw---- 1 root dialout 188, 0 Jan 15 05:45 /dev/ttyUSB0 

c : 字符設備 rw-rw---- ：文件操作權限

188, 0 ：主次設備號

3、4節提到的usb轉串口驅動和linux下驅動源碼后臺【GH】回復 ch340 即可獲得


【注意】如果是其他開發板，自行安裝其他的串口驅動。

二、模塊設計

上位機和下位機的通信往往都是通過串口，linux下往往生成字符設備ttyUSB0【有的是ttyS0】，操作串口設備就只需要操作該字符設備即可。

下面我們設計上下位機的軟件模塊。

1. 信令

設計上位機，首先需要設計上位機下發給下位機的指令格式，上位機按照該指令格式發送命令給下位機，下位需嚴格按照該指令格式進行解析指令。


含義如下：

  • device：要操作的設備
  • data ：對應的設備及其額外的數據
  • CRC ：校驗碼
  • # :信令終止符

信令格式可以根據需要擴展或者精簡。

其中device定義如下【可以根據實際情況進行擴展】：

  1. #define DEV_ID_LED_ON    0X1 
  2. #define DEV_ID_LED_OFF    0X2 
  3. #define DEV_ID_DELAY 0X3 
  4. #define DEV_ID_GAS  0X4 

【注意】為便于理解，我們暫不考慮效率問題。

2. 上傳數據

下位機需要采集傳感器的數據并通過串口上傳，數據結構定義如下：

  1. struct data{ 
  2.  unsigned char device; 
  3.  unsigned char crc;    
  4.  unsigned short data; 
  5. }; 
  • device 設備
  • data 采集的數據
  • crc 校驗碼

3. 功能模塊

現在就可以開始設計軟件的各個功能模塊了。

下位機


下位機流程圖

下位主要任務就是循環接收上位機通過串口下發的數據，然后解析該指令內容，操作對應的硬件。

上位機


上位機

上位機主要任務是打印菜單，由用戶針對菜單做出選擇，然后按照指令格式封裝命令，并通過串口將該命令下發給下位機。

三、 下位機功能函數

cc2530的操作原理，本文不討論，如果是其他開發板，只需要修改串口操作函數。

1. LED初始化

  1. /**************************************************************************** 
  2. * 名    稱: InitLed() 
  3. * 功    能: 設置LED燈相應的IO口 
  4. * 入口參數: 無 
  5. * 出口參數: 無 
  6. ****************************************************************************/ 
  7. void InitLed(void) 
  8. { 
  9.     P1DIR |= 0x01;               //P1.0定義為輸出口 
  10.     LED1 = 0;    
  11. } 

2. 初始化UART

  1. /**************************************************************** 
  2. * 名    稱: InitUart() 
  3. * 功    能: 串口初始化函數 
  4. * 入口參數: 無 
  5. * 出口參數: 無 
  6. *****************************************************************/ 
  7. void InitUart(void) 
  8. {  
  9.     PERCFG = 0x00;           //外設控制寄存器 USART 0的IO位置:0為P0口位置1  
  10.     P0SEL = 0x0c;            //P0_2,P0_3用作串口（外設功能） 
  11.     P2DIR &= ~0xC0;          //P0優先作為UART0 
  12.      
  13.     U0CSR |= 0x80;           //設置為UART方式 
  14.     U0GCR |= 11;            
  15.     U0BAUD |= 216;           //波特率設為115200 
  16.     UTX0IF = 0;              //UART0 TX中斷標志初始置位0 
  17.     U0CSR |= 0x40;           //允許接收  
  18.     IEN0 |= 0x84;            //開總中斷允許接收中斷   
  19. } 

3. 串口發送函數

  1. /********************************************************************** 
  2. * 名    稱: UartSendString() 
  3. * 功    能: 串口發送函數 
  4. * 入口參數: Data:發送緩沖區   len:發送長度 
  5. * 出口參數: 無 
  6. ***********************************************************************/ 
  7. void UartSendString(char *Data, int len) 
  8. { 
  9.     uint i; 
  10.      
  11.     for(i=0; i<len; i++) 
  12.     { 
  13.         U0DBUF = *Data++; 
  14.         while(UTX0IF == 0); 
  15.         UTX0IF = 0; 
  16.     } 
  17. } 

 4. 串口中斷處理函數

  1. /********************************************************************** 
  2. * 名    稱: UART0_ISR(void) 串口中斷處理函數  
  3. * 描    述: 當串口0產生接收中斷，將收到的數據保存在RxBuf中 
  4. **********************************************************************/ 
  5. #pragma vector = URX0_VECTOR  
  6. __interrupt void UART0_ISR(void)  
  7. {  
  8.     URX0IF = 0;       // 清中斷標志  
  9.     RxBuf = U0DBUF;                            
  10. } 

5. 煙霧傳感器數據讀取

  1. /**************************************************************** 
  2. * 名    稱: myApp_ReadGasLevel() 
  3. * 功    能: 煙霧傳感器數據讀取 
  4. * 入口參數: 無 
  5. * 出口參數: 無 
  6. *****************************************************************/ 
  7. uint16 myApp_ReadGasLevel( void ) 
  8. { 
  9.   uint16 reading = 0; 
  10.    
  11.   /* Enable channel */ 
  12.   ADCCFG |= 0x80; 
  13.    
  14.   /* writing to this register starts the extra conversion */ 
  15.   ADCCON3 = 0x87; 
  16.    
  17.   /* Wait for the conversion to be done */ 
  18.   while (!(ADCCON1 & 0x80)); 
  19.    
  20.   /* Disable channel after done conversion */ 
  21.   ADCCFG &= (0x80 ^ 0xFF); 
  22.    
  23.   /* Read the result */ 
  24.   reading = ADCH; 
  25.   reading |= (int16) (ADCH << 8);  
  26.   reading >>= 8; 
  27.    
  28.   return (reading); 
  29. } 

6. LED燈控制函數

  1. /**************************************************************** 
  2. * 名    稱: led_opt() 
  3. * 功    能: LED燈控制函數 
  4. * 入口參數:  RxData：接收到的指令  flage：led的操作，點亮或者關閉 
  5. * 出口參數: 無 
  6. *****************************************************************/ 
  7. void led_opt(char RxData[],unsigned char flage) 
  8. { 
  9.  switch(RxData[1]) 
  10.  { 
  11.   case 1: 
  12.                   LED1 = (flage==DEV_ID_LED_ON)?ON:OFF; 
  13.    break; 
  14.   /* TBD for led2 led3*/ 
  15.  
  16.    
  17.   default: 
  18.    break; 
  19.  } 
  20.  return; 
  21. } 

7. 主程序

  1. /**************************************************************************** 
  2. * 主程序入口函數 
  3. ****************************************************************************/ 
  4. void main(void) 
  5. {  
  6.  CLKCONCMD &= ~0x40;           //設置系統時鐘源為32MHZ晶振 
  7.  while(CLKCONSTA & 0x40);      //等待晶振穩定為32M 
  8.  CLKCONCMD &= ~0x47;           //設置系統主時鐘頻率為32MHZ    
  9.  
  10.  InitLed();                    //設置LED燈相應的IO口 
  11.  InitUart();                   //串口初始化函數    
  12.  UartState = UART0_RX;         //串口0默認處于接收模式 
  13.  memset(RxData, 0, SIZE); 
  14.        
  15.  while(1) 
  16.  { 
  17.       //接收狀態  
  18.   if(UartState == UART0_RX)              
  19.   { //讀取數據，遇到字符'#'或者緩沖區字符數量超過4就設置UartState為CONTROL_DEV狀態 
  20.    if(RxBuf != 0)  
  21.    {  
  22.     //以'#'為結束符,一次最多接收4個字符        
  23.     if((RxBuf != '#')&&(count < 4))      
  24.     {  
  25.      RxData[count++] = RxBuf;  
  26.     } 
  27.     else 
  28.     { 
  29.       //判斷數據合法性，防止溢出 
  30.      if(count >= 4)             
  31.      {  
  32.       //計數清0 
  33.       count = 0;              
  34.       //清空接收緩沖區 
  35.       memset(RxData, 0, SIZE); 
  36.      } 
  37.      else{ 
  38.       //進入發送狀態  
  39.       UartState = CONTROL_DEV; 
  40.      } 
  41.     } 
  42.     RxBuf  = 0; 
  43.    } 
  44.   } 
  45.          //控制控制外設狀態  
  46.          if(UartState == CONTROL_DEV)             
  47.          { 
  48.              //判斷接收的數據合法性 
  49.    //RxData[]:  | device | data |crc | # | 
  50.    //check_crc:   crc = device ^ data 
  51.    //if(RxData[2] == (RxData[0]^RxData[1])) 
  52.    { 
  53.     switch(RxData[0]) 
  54.     { 
  55.      case DEV_ID_LED_ON : 
  56.       led_opt(RxData,DEV_ID_LED_ON); 
  57.       break; 
  58.      case DEV_ID_LED_OFF: 
  59.       led_opt(RxData,DEV_ID_LED_OFF); 
  60.       break; 
  61.      case DEV_ID_DELAY: 
  62.       break; 
  63.      case DEV_ID_GAS: 
  64.       send_gas(); 
  65.       break;    
  66.      default: 
  67.       break; 
  68.     }         
  69.    } 
  70.              UartState = UART0_RX; 
  71.              count = 0;      
  72.    //清空接收緩沖區 
  73.              memset(RxData, 0, SIZE);            
  74.   } 
  75.  } 
  76. } 

四、 上位機功能函數

結構體

  1. #define DEV_ID_LED_ON    0X1 
  2. #define DEV_ID_LED_OFF    0X2 
  3. #define DEV_ID_DELAY 0X3 
  4. #define DEV_ID_GAS  0X4 
  5. struct data{ 
  6.  unsigned char device; 
  7.  unsigned char crc;  
  8.  unsigned short data; 
  9. }; 

函數

  1. void uart_init(void ) 
  2. { 
  3.  int nset1,nset2; 
  4.  
  5.  serial_fd = open( "/dev/ttyUSB0", O_RDWR); 
  6.  if(serial_fd == -1) 
  7.  { 
  8.   printf("open() error\n"); 
  9.   exit(1); 
  10.  } 
  11.  nset1 = set_opt(serial_fd, 115200, 8, 'N', 1); 
  12.  if(nset2 == -1) 
  13.  { 
  14.   printf("set_opt() error\n"); 
  15.   exit(1); 
  16.  } 
  17. } 
  18. int Menu()  
  19. { 
  20.  int option; 
  21.   
  22.  system("clear"); 
  23.  
  24.  printf("\n\t\t************************************************\n"); 
  25.  printf("\n\t\t**               ALARM SYSTERM                **\n"); 
  26.  printf("\n\t\t**               1----LED                     **\n"); 
  27.  printf("\n\t\t**               2----GAS                   **\n"); 
  28.  printf("\n\t\t**               0----EXIT                    **\n"); 
  29.  printf("\n\t\t************************************************\n");  
  30.  while(1) 
  31.  {  
  32.   printf("Please choose what you want: "); 
  33.   scanf("%d",&option);  
  34.   if(option<0||option>2) 
  35.    printf("\t\t    choose error!\n"); 
  36.   else  
  37.    break; 
  38.  } 
  39.  return option;  
  40. } 
  41. // RxData[]:  | device | data |crc | # | 
  42. void led() 
  43. { 
  44.  int lednum = 0; 
  45.  int onoff; 
  46.  
  47.  char cmd[4]; 
  48.  //選擇led燈 
  49.  while(1) 
  50.  { 
  51.   printf("input led number :[1 2]\n#"); 
  52.  
  53.   scanf("%d",&lednum); 
  54.   //check   
  55.   if(lednum<1 || lednum >2) 
  56.   { 
  57.    printf("invalid led number\n"); 
  58.    system("clear"); 
  59.    continue; 
  60.   }else{ 
  61.    break; 
  62.   } 
  63.  } 
  64.  printf("operation: 1 on , 0  off\n"); 
  65.  scanf("%d",&onoff);  
  66.  
  67.  if(onoff == 1) 
  68.  { 
  69.   cmd[0] = DEV_ID_LED_ON; 
  70.  }else if(onoff == 0) 
  71.  { 
  72.   cmd[0] = DEV_ID_LED_OFF; 
  73.  }else{ 
  74.   printf("invalid led number\n"); 
  75.   return; 
  76.  } 
  77.   
  78.  cmd[1] = lednum; 
  79.  //fulfill crc  area 
  80.  cmd[2] = cmd[0]^cmd[1];   
  81.  cmd[3] = '#';//表示結束符 
  82.   
  83.  tcflush(serial_fd, TCIOFLUSH); 
  84.  
  85.  int i = 0; 
  86.  
  87.  for(i=0;i<4;i++) 
  88.  { 
  89.   printf("%d ",cmd[i]); 
  90.  } 
  91.  printf("\n"); 
  92.   
  93.  write(serial_fd,&cmd,sizeof(cmd));   
  94.   
  95.  sleep(1); 
  96.   
  97. } 
  98. // RxData[]:  | device | data |crc | # | 
  99. void gas() 
  100. { 
  101.  int len ; 
  102.  unsigned short  GasLevel; 
  103.  struct data msg; 
  104.  char gas[4]={0}; 
  105.  char cmd[4]; 
  106.   
  107.  cmd[0] = DEV_ID_GAS; 
  108.  cmd[3] = '#';//表示結束符 
  109.  write(serial_fd,&cmd,sizeof(cmd)); 
  110.  sleep(1); 
  111.   
  112.  len = read(serial_fd,&msg,sizeof(struct data)); 
  113.  //轉換讀取的gas數據格式 
  114.  GasLevel = msg.data; 
  115.  gas[0] = GasLevel / 100 + '0'; 
  116.  gas[1] = GasLevel / 10%10 + '0'; 
  117.  gas[2] = GasLevel % 10 + '0'; 
  118.  
  119.  printf("%s\n",gas); 
  120.  getchar(); 
  121. } 
  122. void run() 
  123. { 
  124.  int x; 
  125.   
  126.  while(1) 
  127.  {   
  128.   x=Menu();  
  129.   switch(x)  
  130.   {  
  131.    case 1: 
  132.     led(); 
  133.     break;   
  134.    case 2: 
  135.     gas(); 
  136.     break;  
  137.    case 0: 
  138.     printf("\n\t\t     exit!\n\n"); 
  139.     close(serial_fd); 
  140.     exit(0); 
  141.    default: 
  142.     fg=1; 
  143.     break; 
  144.    } 
  145.    if(fg) 
  146.     break; 
  147.   } 
  148. } 
  149.  
  150. int main()  
  151. { 
  152.  uart_init(); 
  153.  run(); 
  154.  return 0; 
  155. } 

五、 運行結果

1. 上位機運行界面


主菜單

2. 點亮led燈

點亮led1：


3. 滅燈


熄滅led1

4. 讀取煙霧傳感器數據


獲取煙霧數據

煙霧的數據是079，可以點根華子，你會發現每次讀取的值都是在變化。

OK!至此為止，一個簡易的CC2530上位機我們就編寫完畢，如果想將從串口獲取的數據的值發送到遠端服務器，后續文章我們將繼續討論。

 

責任編輯：姜華 來源： 一口Linux
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