CC2530 ZDDC 设备开发

更新时间：
2024-04-25
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CC2530 ZDDC 设备开发

本文将介绍如何使用 ZDDC 协议和 ACOINFO ZigBee 通用设备应用规范开发一个能接入到 EdgerOS 的 ZigBee 智能灯泡设备。

本实验使用开发板上的 LED 灯来模拟灯泡，LED 灯只有开和关两种状态，属于开关量，可以使用 DIO 通道 0；同时该 ZigBee 智能灯泡还会周期性主动上报内部电压，电压值是模拟量，可以使用 AIO 通道 0。

硬件准备

CC2530 开发板

CC2530 是美国 TI 德州仪器公司推出的一款增强型 8051 ZigBee MCU，带有 8KB RAM，FLASH 容量最大可达 256KB， 结合 TI 提供的 ZigBee 协议栈（Z-Stack™），形成一个强大和完整的 ZigBee 解决方案。

本实验使用的是一块创思通信的 CC2530 开发板（包括核心板和底板），实物图如下所示：

CC2530

ZigBee 仿真器

CC2530 开发板的 FLASH 编程和调试需要用到 ZigBee 仿真器（型号为 SmartRF04EB），实物图如下所示：

SmartRF04EB

软件准备

安装 IAR

开发 CC2530 需要用到 IAR for 8051 集成开发环境，本实验使用的 IAR 版本为：IAR EW for 8051 10.10.1，安装完成后如下所示：

IAR

安装 SmartRF Flash Programmer

ZigBee 仿真器需要使用 SmartRF Flash Programmer 软件，版本为：SmartRF_Flash_Programmer-1.12.8，点击获取open in new window，安装完成后如下所示：

SmartRF-Flash-Programmer

开发应用

本小节将介绍如何在 ACOINFO TI CC2530 ZigBee 软件包的基础上开发一个智能灯泡。

下载 ACOINFO TI CC2530 ZigBee 软件包

ACOINFO TI CC2530 ZigBee 软件包基于 TI 官方的 ZigBee 协议栈 Z-Stack 3.0.2 进行二次开发。

在一个较短的不带有中文的目录，使用 git 工具从 MS-RTOS github 社区open in new window 下载 ACOINFO TI CC2530 ZigBee 软件包，命令如下：

git clone https://github.com/ms-rtos/ti_cc2530_zstack.git

如果 github 下载速度慢，可以试试 gitee：

git clone https://gitee.com/ms-rtos/ti_cc2530_zstack.git

应用层参考代码位于：Z-Stack 3.0.2\Projects\zstack\HomeAutomation\AcoinfoZigBeeSample\Source，如下图所示：

source-code

复制工程

进入目录 Z-Stack 3.0.2\Projects\zstack\HomeAutomation，复制 AcoinfoZigBeeSample 文件夹并粘贴重命名为 AcoinfoZigBeeSampleLight，如下图所示：

AcoinfoZigBeeSampleLight

进入 Z-Stack 3.0.2\Projects\zstack\HomeAutomation\AcoinfoZigBeeSampleLight\CC2530DB 目录，双击打开 acoinfoSample.eww 工程，如下图所示：

acoinfoSample.eww

修改读写属性列表

打开 App 文件夹，如下图所示：

App

acoinfo_generic_profile.h 文件为 ACOINFO ZigBee 通用设备应用规范的相关定义，代码如下：

/*
 * 端点号
 */
#define ACOINFO_ZB_ENDPOINT                 1	  

/*
 * Cluster ID
 */
#define ACOINFO_ZB_BASIC_CLUSTER            0x0000 // ZHA 相关基础信息
#define ACOINFO_ZB_DIO_CLUSTER              0x0006 // DIO 开关量
#define ACOINFO_ZB_AIO_CLUSTER              0x000C // AIO 模拟量
#define ACOINFO_ZB_MEM_CLUSTER              0x0500 // MEM 内存
#define ACOINFO_ZB_COMMON_CLUSTER           0x0300 // 通用属性

/*
 * Attribute ID
 */
#define ACOINFO_ZB_MODEL_ID_ATTR            0x0005 // model ID 

#define ACOINFO_ZB_MANUFACTURER_NAME_ATTR   0x0004 // manufacturer 名

#define ACOINFO_ZB_DIO_ATTR_BASE            0x2000 // DIO Attribute ID base
#define ACOINFO_ZB_DIO_ATTR_NR              32     // DIO 通道个数
#define ACOINFO_ZB_DIO_ATTR_END             (ACOINFO_ZB_DIO_ATTR_BASE + ACOINFO_ZB_DIO_ATTR_NR)

#define ACOINFO_ZB_AIO_ATTR_BASE            0x2000 // AIO Attribute ID base
#define ACOINFO_ZB_AIO_ATTR_NR              32     // AIO 通道个数
#define ACOINFO_ZB_AIO_ATTR_END             (ACOINFO_ZB_AIO_ATTR_BASE + ACOINFO_ZB_AIO_ATTR_NR)

#define ACOINFO_ZB_MEM_ATTR_BASE            0x2000 // MEM Attribute ID base
#define ACOINFO_ZB_MEM_ATTR_NR              32     // MEM 通道个数
#define ACOINFO_ZB_MEM_ATTR_END             (ACOINFO_ZB_MEM_ATTR_BASE + ACOINFO_ZB_MEM_ATTR_NR)

#define ACOINFO_ZB_COMMON_ATTR_BASE         0x2000 // Common Attribute ID base

/*
 * 通用属性 ID 
 */
#define ACOINFO_ZB_DIO_ACTIVE_ATTR          (ACOINFO_ZB_COMMON_ATTR_BASE + 0) // DIO 有效通道
#define ACOINFO_ZB_DIO_WRITE_ATTR           (ACOINFO_ZB_COMMON_ATTR_BASE + 1) // DIO 可写通道
#define ACOINFO_ZB_AIO_ACTIVE_ATTR          (ACOINFO_ZB_COMMON_ATTR_BASE + 2) // AIO 有效通道
#define ACOINFO_ZB_AIO_WRITE_ATTR           (ACOINFO_ZB_COMMON_ATTR_BASE + 3) // AIO 可写通道
#define ACOINFO_ZB_MEM_ACTIVE_ATTR          (ACOINFO_ZB_COMMON_ATTR_BASE + 4) // MEM 有效通道
#define ACOINFO_ZB_MEM_WRITE_ATTR           (ACOINFO_ZB_COMMON_ATTR_BASE + 5) // MEM 可写通道

在 acoinfo_sample_data.c 文件中定义 ACOINFO ZigBee 通用设备的 model ID 和 manufacturer 名字，代码如下：

static const uint8 acoinfoSample_GenericModel[] = { 
 22,'a','c','o','i','n','f','o','.','z','i','g','b','e','e','.','g','e','n','e','r','i',
 'c'
}; // model ID 

static const uint8 acoinfoSample_ManufacturerName[] = { 
  17, 'a','c','o','i','n','f','o','.','l','i','g','h','t','.','l','e','d'
}; // manufacturer 名字

在 acoinfo_sample.h 文件中定义 LED 所使用的 DIO 通道号和 Vdd 所使用的 AIO 通道号，代码如下：

#define ACOINFO_SAMPLE_LED_ATTR_CHAN_NUM    0 // LED DIO 通道号
#define ACOINFO_SAMPLE_VDD_ATTR_CHAN_NUM    0 // Vdd AIO 通道号

根据上述代码所使用的通道号在 acoinfo_sample_data.c 文件中定义 DIO 和 AIO 的通道掩码，LED 使用 DIO 通道 0 可读可写； Vdd 使用 AIO 通道 0 只读，代码如下：

static uint32 dioActiveMask   = 0x1; // DIO 有效通道掩码
static uint32 dioWritableMask = 0x1; // DIO 可写通道掩码

static uint32 aioActiveMask   = 0x1; // AIO 有效通道掩码
static uint32 aioWritableMask = 0x0; // AIO 可写通道掩码

在 acoinfo_sample_data.c 文件中修改变量 acoinfoSample_Attrs[]，只保留如下代码：

CONST zclAttrRec_t acoinfoSample_Attrs[] =
{
  /*
   * 添加 ACOINFO ZigBee 通用设备的 model ID (只读)
   */
  ACOINFO_ZB_GENERIC_MODEL( acoinfoSample_GenericModel )

  /*
   * 添加 manufacturer 名字（只读）
   */
  ACOINFO_ZB_MANUFACTURER_NAME( acoinfoSample_ManufacturerName )

  /*
   * 添加一个开关量，即 LED 所使用的属性（可读写）
   */
  ACOINFO_ZB_DIO( ACOINFO_SAMPLE_LED_ATTR_CHAN_NUM,  ACCESS_CONTROL_READ | ACCESS_CONTROL_WRITE )
    
  /*
   * 添加一个模拟量，即 Vdd 所使用的属性（只读）
   */
  ACOINFO_ZB_AIO( ACOINFO_SAMPLE_VDD_ATTR_CHAN_NUM,  ACCESS_CONTROL_READ )

  /*
   * 添加开关量通用属性（只读）
   */
  ACOINFO_ZB_COMMON( ACOINFO_ZB_DIO_ACTIVE_ATTR, dioActiveMask )
  ACOINFO_ZB_COMMON( ACOINFO_ZB_DIO_WRITE_ATTR,  dioWritableMask )
      
  /*
   * 添加模拟量通用属性（只读）
   */
  ACOINFO_ZB_COMMON( ACOINFO_ZB_AIO_ACTIVE_ATTR, aioActiveMask )
  ACOINFO_ZB_COMMON( ACOINFO_ZB_AIO_WRITE_ATTR,  aioWritableMask )
};

下面介绍上述各个成员的参数：

  1. ACOINFO_ZB_GENERIC_MODEL(str)

    参数 str 类型为：字符串；访问控制权限为：只读；数据存放格式：数组的第 0 个元素存放字符串的长度值，从第一个元素开始存放字符串，字符串之间用 . 隔开；ACOINFO ZigBee 通用设备的 model ID 固定为字符串 acoinfo.zigbee.generic。

  2. ACOINFO_ZB_MANUFACTURER_NAME(str)

    参数 str 类型为：字符串；访问控制权限为：只读；数据存放格式：数组第 0 个元素存放字符串的长度值，从第一个元素开始存放字符串，字符串之间用 . 隔开，规则为device_vendor.device_type.device_name ，即 设备厂商.设备类型.设备名。

  3. ACOINFO_ZB_DIO(n, flag)

    参数 n 表示通道号（0~31）；

    参数 flag 表示访问控制权限（可读/可写）。

  4. ACOINFO_ZB_AIO(n, flag)

    参数 n 表示通道号（0~31）；

    参数 flag 表示访问控制权限（可读/可写）。

  5. ACOINFO_ZB_COMMON(attr, var)

    参数 attr：通用属性 ID；

    参数 var：属性的值，类型为无符号 32 位，采用位图的方式表示，每一位代表一个通道，var 的值要与通道号对应。

修改读写回调函数

打开 App 文件夹中的 acoinfo_sample.c 文件，修改属性读写回调函数 acoinfoSample_ReadWriteCallBack 代码如下所示：

static 
ZStatus_t acoinfoSample_ReadWriteCallBack( uint16 clusterId,//cluster ID  
                                           uint16 attrId,//属性ID = 对应属性通道的基数 + 通道号 
                                           uint8 oper,//操作方法：读属性值/写属性值/获取值的长度
                                           uint8 *pValue,//属性值的数据缓冲区 
                                           uint16 *pLen //属性值的长度缓冲区
                                          )
{
  ZStatus_t ret = ZCL_STATUS_FAILURE;

  switch( clusterId )
  {
    /*
     * 处理 DIO 属性数据
     */
    case ACOINFO_ZB_DIO_CLUSTER:
      ret = acoinfoSample_HandleDioData( attrId, oper, pValue, pLen );
      break;

    /*
     * 处理 AIO 属性数据
     */
    case ACOINFO_ZB_AIO_CLUSTER:
      ret = acoinfoSample_HandleAioData( attrId, oper, pValue, pLen );
      break;
          
    /*
     * 处理 MEM 属性数据
     */
    case ACOINFO_ZB_MEM_CLUSTER:
      break;

    default:
      break;
  }

  return ( ret );
}

添加 LED 控制代码

代码中 LED 的开关控制是通过判断属性值来实现的，即：当 EdgerOS 发送过来的开关量属性为 true 时，打开 LED，否则关掉 LED。

在 acoinfo_sample.c 文件中定义 LED 所使用的属性 ID，代码如下：

#define ACOINFO_SAMPLE_LED_ATTR_ID \          
							ACOINFO_ZB_DIO_ATTR_BASE + ACOINFO_SAMPLE_LED_ATTR_CHAN_NUM

在该文件中定义 LedOnOffStatus 用来保存 LED 开关的状态和属性值，代码如下：

static bool  LedOnOffStatus = false; //false 表示关

在该文件中定义属性值的长度，DIO 属性值的长度固定为 1，代码如下：

#define SAMPLEAPP_DIO_ATTR_DATA_LEN         1

在该文件的开关量处理函数中 acoinfoSample_HandleDioData 添加如下代码：

static ZStatus_t acoinfoSample_HandleDioData( uint16  attrId, 
                                              uint8   oper,
                                              uint8  *pValue,
                                              uint16 *pLen )
{
  ZStatus_t ret = ZCL_STATUS_FAILURE;
    
  switch( oper )
  {
    /*
     * 读取 LED 的状态
     */
    case ZCL_OPER_READ:
      if ( attrId == ACOINFO_SAMPLE_LED_ATTR_ID )
      {
        *pValue = LedOnOffStatus;
        *pLen   = SAMPLEAPP_DIO_ATTR_DATA_LEN;
         ret    = ZCL_STATUS_SUCCESS;
      }
      break;

    /*
     * 控制 LED 的状态
     */          
    case ZCL_OPER_WRITE:
      if (  attrId == ACOINFO_SAMPLE_LED_ATTR_ID )
      {
        LedOnOffStatus = *pValue;
        acoinfoSample_LedOnOff( LedOnOffStatus );
        ret = ZCL_STATUS_SUCCESS;
      }
      break;
          
    /*
     * 获取属性值的长度
     */
    case ZCL_OPER_LEN:
      *pLen = SAMPLEAPP_DIO_ATTR_DATA_LEN;
       ret  = ZCL_STATUS_SUCCESS;
      break;

    default:
      break;
  }

  return ( ret );
}

代码中 LED ON/OFF 函数 acoinfoSample_LedOnOff 的实现如下：

static void acoinfoSample_LedOnOff( bool status )
{
  uint8 mode;

  if (status == true)
  {
    mode = HAL_LED_MODE_ON;
    debugMessage( "turn ON\r\n" );
  }
  else
  {
    mode = HAL_LED_MODE_OFF;
    debugMessage( "turn OFF\r\n" );
  }

  HalLedSet( HAL_LED_1, mode );
}

添加 Vdd 读取代码

在 acoinfo_sample.c 文件中定义 Vdd 所使用的属性 ID，代码如下：

#define ACOINFO_SAMPLE_VDD_ATTR_ID \          
							  ACOINFO_ZB_AIO_ATTR_BASE + ACOINFO_SAMPLE_VDD_ATTR_CHAN_NUM

定义 vddValue 来保存内部电压值，代码如下：

static float vddValue = 0;

定义 AIO 属性值的长度，固定为 4，代码如下：

#define SAMPLEAPP_AIO_ATTR_DATA_LEN         4

在模拟量处理函数 acoinfoSample_HandleAioData 中添加如下代码：

static ZStatus_t acoinfoSample_HandleAioData( uint16  attrId, 
                                              uint8   oper, 
                                              uint8  *pValue, 
                                              uint16 *pLen )
{
  ZStatus_t ret = ZCL_STATUS_FAILURE;

  switch( oper )
  {
   /*
    * 获取内部电压值
    */
    case ZCL_OPER_READ:
      if ( attrId == ACOINFO_SAMPLE_VDD_ATTR_ID )
      {
         vddValue = acoinfoSample_VddValueGet();

        *(float *)pValue = vddValue;
        *pLen = SAMPLEAPP_AIO_ATTR_DATA_LEN;
         ret  = ZCL_STATUS_SUCCESS;
      }
      break;

    case ZCL_OPER_WRITE:
      break;
          
    /*
     * 获取属性值的长度
     */
    case ZCL_OPER_LEN:
      *pLen = SAMPLEAPP_AIO_ATTR_DATA_LEN;
       ret  = ZCL_STATUS_SUCCESS;
      break;

    default:
      break;
  }

  return ( ret );
}

代码中内部电压读取函数 acoinfoSample_VddValueGet 的实现如下所示：

static float acoinfoSample_VddValueGet( void )
{
  HalAdcSetReference( HAL_ADC_REF_125V );
  return ( ((float)HalAdcCheckVddRaw() / 127 * 1.15) );
}

添加电压上报代码

在 acoinfo_sample.c 文件中定义一个周期性上报事件，代码如下：

#define SAMPLEAPP_END_DEVICE_REPORT_EVT     0x0002 // 事件 ID
#define SAMPLEAPP_END_DEVICE_REPORT_DELAY   5000   // 任务周期

在 acoinfo_sample.c 文件的应用层初始化函数 acoinfoSample_Init 中使用定时器启动一个任务，周期性上报内部电压值，启动定时任务代码如下：

osal_start_timerEx( acoinfo_Sample_TaskID, SAMPLEAPP_END_DEVICE_REPORT_EVT,
                    SAMPLEAPP_END_DEVICE_REPORT_DELAY );

在 acoinfo_sample.c 文件的事件处理函数 acoinfoSample_event_loop 中添加如下代码处理上报任务：

  if ( events & SAMPLEAPP_END_DEVICE_REPORT_EVT )
  {
   /*
    * 处理上报事件
    */
    acoinfoSample_ReportEvent();
    
    /*
     * 启动下一次任务
     */
    osal_start_timerEx( acoinfo_Sample_TaskID, 
                       SAMPLEAPP_END_DEVICE_REPORT_EVT, 			 					
                       SAMPLEAPP_END_DEVICE_REPORT_DELAY );
  }

注意 处理完上报事件后，使用 osal_start_timerEx 启动下一次任务。

在上报事件处理函数中使用 zcl_SendReportCmd 上报内部电压，函数 acoinfoSample_ReportEvent 的代码实现如下：

static void acoinfoSample_ReportEvent( void )
{
  static uint8    seqNum = 0;
  afAddrType_t    dstAddr;
  zclReportCmd_t *pReportCmd;
  float           vddValue;

  pReportCmd = (zclReportCmd_t *)osal_mem_alloc( sizeof(zclReportCmd_t) + sizeof(zclReport_t) );
  if (pReportCmd == NULL)
  {
    return;
  }

  /*
   * Get Vdd value
   */
  vddValue = acoinfoSample_VddValueGet();

  dstAddr.addrMode       = afAddr16Bit;
  dstAddr.endPoint       = ACOINFO_ZB_ENDPOINT;
  dstAddr.addr.shortAddr = 0;

  pReportCmd->numAttr              = 1;
  pReportCmd->attrList[0].attrID   = ACOINFO_SAMPLE_VDD_ATTR_ID;
  pReportCmd->attrList[0].dataType = ZCL_DATATYPE_SINGLE_PREC;
  pReportCmd->attrList[0].attrData = (uint8 *)&vddValue;

  zcl_SendReportCmd( ACOINFO_ZB_ENDPOINT, &dstAddr,
                     ACOINFO_ZB_AIO_CLUSTER, pReportCmd,
                     ZCL_FRAME_SERVER_CLIENT_DIR, TRUE, seqNum++ );

  osal_mem_free( pReportCmd );
}

代码中的 cluster ID 是：ACOINFO_ZB_AIO_CLUSTER，attribute ID 是 ACOINFO_SAMPLE_VDD_ATTR_ID，上报的值为节点的内部电压，发送的目的地是 0，即 EdgerOS 的 ZigBee 协调器地址。

编译工程

点击编译按钮或按键盘 F7 键编译工程，将生成 Hex 文件，如下图所示：

compile

烧写镜像

使用 Mini USB 线连接 CC2530 开发板到 PC 的 USB 插口，使用 ZigBee 仿真器把开发板连接到 PC，如下所示：

CC2530-SmartRF04EB

打开 SmartRF Flash Programmer，选择 hex 文件所在路径，烧写 hex 文件，具体操作如下所示：

Download

入网验证

验证前，请参考《 ZDDC 协议介绍》章节中的 ZigBee 设备入网流程，完成以下步骤：

  1. 进入扫描设备界面，如下图所示：

    device-search

  2. 将 CC2530 开发板接入 PC，打开设备管理器，查看 PC 为 CC2530 开发板分配的 COM 号，如下图所示：

    com-port

    使用 PuTTY 作为串口调试工具，打开 PuTTY 进入 PuTTY Configuration 界面，选择 Session 类， Connection type 选择：Serial ，Serial line 为 CC2530 开发板接入 PC 后分配的 COM 号（如 COM7），Speed 设置为 115200，最后点击 Open 按钮进入 PuTTY 终端：

    PuTTY

  3. 开发板上电，按下 S1 执行关联入网操作，串口打印结果如下图所示：

    Net-validation

    ZDO state 为：Started as device after authentication，表示入网成功即成功连接到 EdgerOS 。

  4. 此时，EdgerOS 会发现新的设备，点击添加按钮完成新设备的添加：

    new-device

    added-device

如果 ZDO state 的打印结果为：Initialized - not started automatically，表示入网失败，需要按下 RESET 重启设备或者按下 S1 重新关联入网。

在该工程中实现的功能及其相关描述如下表所示：

功能cluster通道号访问控制权限动作
LED 控制开关量0可读写ON/OFF
Vdd 上报模拟量0只读上报
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