LED灯闪烁实验总结

课程名称：Zigbee技术及应用实验项目： LED灯闪烁实验指导教师：
专业班级：姓名：学号：成绩：
1.实验目的
（1）学习单片机IO口配置与驱动，实现指示灯LED1闪烁，频率为1Hz；
（2）通过模块化编程，养成良好编程习惯。

2.实验设备
（1）CC2530核心板一块；
（2）传感器底板一个；
（3）仿真器一个；
（4）方口USB线一根；
3.实验原理
3.1硬件设计原理
本实验的原理如图1-1所示。

其中，LED1和LED3都串联一个R273和R275限流电阻，然后连接到CC2530的P1口的P1_1和P1_0管脚上。

当P1_1为低电平时，LED1上有电流流过，LED1被点亮，反之熄灭。

图1-1 LED灯原理图
限流电阻R的计算：图中R273和R275限流电阻，其计算公式如下：
R＝(U－UF)／ID (1-1)
式中，U为电路供电电压，UF为LED正向压降，ID为LED的工作电流。

对于普通LED发光二极管，其正向压降：黄色为1.4V、红色为1.6V、蓝/白色为2.5V；点亮工作电流为3-20mA。

由图1-1可知，电路供电电压为U=3.3V，LED1选择为黄色发光二极管（压降是1.4V），带入(1-1)式可得R的取值范围是95-633Ω，电阻只要在此范围内即可，一般选择了470Ω的常用电阻。

从图1-1可以看出，如果要让LED1发光，需要设置CC2530对应的I/O口将LED电平拉低。

本实验我们只点亮LED1指示灯，所以只要设置LED1为低电平即可，所以只要我们知道LED1与CC2530哪个管脚相连就可以进行编程。

随着这个思路我们在原理图中找到LED1与CC2530芯片的P1_1管脚连接，将P1_1管脚拉低LED1即被点亮。

3.2程序设计原理
（1）主程序分析
本实验的程序流程如图1-2所示，其重点IO口的配置。

如果以1Hz的频率点亮LED1闪烁，则需要配置P1_1为输出，然后在P1_1输出1Hz的脉冲信号。

图1-2 程序逻辑流程图
（2）IO 端口配置
P1口通过特殊功能寄存器
P1SEL （P1口功能选择寄存器）和P1DIR （P1口方向寄存器）进行配置，其定义如下。

P1SEL （P1功能选择寄存器，P0SEL 同理）：
P1DIR （P1方向寄存器，P0DIR 同理）：
特殊功能寄存器的配置方法：通过位操作实现对特殊功能寄存器的配置。

【例如，如果需要对P1SEL 的第3位设置为1，则可用P1SEL |= 0x08 (二进制表示为：0000 1000 )来实现；如果需要对P1SEL 的第3位设置为0，则可用P1SEL &= 0xF7来实现。

】
（3）延时子程序设计
延时函数原型如下，在16M Hz主时钟频率下，参数time 的值表示延时了多少ms。

（本例使用的cc2530单片机上电默认使用内部RC振荡器产生系统主时钟，内部主时钟RC振荡器频率为16M Hz）void Delay_ms(unsigned int time)
{
unsigned int i,j;
for(i=0;i<time;i++)
for(j=0;j<500;j++);
}
以上C语言代码由IAR编译生成的汇编代码如图1-3所示。

结合C语言的延时函数和从汇编指令我们可以看到寄存器R0/R1保存变量j的值，R2/R3保存参数time的值，R4/R5保存变量i的值。

根据cc2530数据手册和用户指南上对8051内核的介绍，cc2530内核为兼容标准8051的单周期内核，大多数单字节指令在一个机器周期内都能执行完成。

下面我们结合图1-3中的汇编指令详细分析一下延时时间的具体计算方法。

此处我们忽略入栈代码段的时间消耗。

地址00006B-00006F：将参与比较计算的寄存器R4/R5清零，然后跳转至00008A执行。

地址00008A-00008F：R4/R5(变量i)与R2/R3(参数time)进行减法运算，如果两次都没没有产生借位，即CY=0。

则说明R4/R5累加到了time指定的次数，程序执行到“JNC 0x0097”PC指针将调转到地址000097跳出延时循环，否则循序向下执行。

地址000091-000095：对R0/R1清零，将PC指针跳转到地址000079执行。

地址00079-000080：清除借位寄存器值后将R0/R1与字面量500进行减法运算，然后判断借位寄存器CY的值，如果CY=0则循序执行地址000082处指令，否则PC指针跳转到地址000071处执行。

地址000071-000078：将R0/R1中保存的变量做自加1操作。

地址000082-000089：将R4/R5中保存的变量做自加1操作。

图1-3 延时函数汇编代码
由以上分析可知，地址000091-000095，000071-000080段是C语言代码for(j=0;j<500;j++)的汇编指令。

每次循环，地址00091-000095段指令执行1次，地址000071-000080段指令执行500次。

查询80C51汇编指令集得到一次for(j=0;j<500;j++)循环CC2530需要执行（6+13*500）个指令周期。

在上文中我们查询CC2530数据手册和用户手册得知CC2530处理大多数单字节指令只需要一个机
器周期。

假设所有指令都在一个机器周期内执行完成。

CC2530执行一次for(j=0;j<500;j++)循环最少需要（6+13*500）个机器周期。

单片机一个机器周期等于一个时钟周期，CC2530一个时钟周期为1/16M，所以该次循环最少用时约400us。

假设双字节指令需要的机器周期与标准8051相同。

CC2530执行一次for(j=0;j<500;j++)循环最多需要6*12+9*500+3*12*500个机器周期。

同理该次循环最多用时约1400us。

由于TI没有开源CC2530对汇编的取址和译码操作。

所以这里我们不能明确CC2530指令每一个汇编指令的用时。

只能粗略估算。

上述代码中循环的500次是一个经验值，也可以借助示波器将1ms的延时次数计算出来。

4.实验步骤
步骤一：编写LED灯闪烁程序，编译无误。

步骤二：将CC2530模块（CC2530核心板与传感器底板，以后简称CC2530模块）与仿真器连接，仿真器用USB连接线与电脑进行连接。

步骤三：点击IAR软件中的Download and Debug 按钮进行编译下载。

步骤四：然后单击调试工具栏中的GO 按钮。

步骤五：此时LED1指示灯闪烁，则成功；否则返回步骤一，直至调试成功。

5.实验部分参考代码
main函数文件：
led头文件：
Led灯控制文件：
#include <ioCC2530.h>
#include "led.h"
/******************************************************************
* @fn Led1_Init
* @brief LED1 initialization.
* @param None
* @return None
*********************************/
void Led1_Init(void)
{
/* 配置寄存器将P1_1配置成普通I/O口*/
P1SEL &=~0x02;
/* 配置寄存器将P1_1配置成输出模式*/
P1DIR |=0x02;
LED1 =1;
}
/******************************************************************
* @fn Delay_ms
* @brief This is a delay function.
* @param (in)time - Delay time
* @return None
*********************************/
void Delay_ms(unsigned int time)
{
unsigned int i,j;
for(i=0;i<time;i++)
for(j=0;j<500;j++);
}
6.实验结果
LED1指示灯闪烁一次，频率是1Hz。

7.附录：
时钟周期知识扩展
8051 CPU 简介
增强型8051 内核使用标准的8051 指令集。

因为以下原因指令执行比标准的8051 更快： 每个指令周期是一个时钟，而标准的8051 每个指令周期是12 个时钟。

●消除了总线状态的浪费。

因为一个指令周期与可能的内存存取是一致的，大多数单字节指令在一个时钟周期内执行。

除了速度提高之外，增强型8051 内核还包括结构上的改善：
●第二个数据指针
●一个扩展的18 源中断单元
8051 内核的对象代码兼容业界标准的8051 微控制器。

即对象代码使用8051 内核上执行的业界标准的8051编译器或汇编器编译，在功能上是等同的。

但是，因为8051 内核使用了不同于许多其他8051 类型的一个指令时序，带有时序循环的已有代码可能需要修改。

而且，因为诸如定时器和串行端口的外设单元不同于其他8051内核，包含使用外设单元SFR 的指令的代码不能正确运行。

闪存预取默认不是使能的，但是提高了CPU 高达33%的性能。

这一设置的代价是功率消耗略有增加，但是因为这样更快，大多数情况下提高了能源消耗。

闪存预取可以在FCTL 寄存器中使能。