关于zigbee和ESP8266进行温湿度检测上传数据的问题

前言

做了一个使用CC2530和ESP8266模块连接，检测温湿度和光照强度，通过ESP8266上传数据并且接受指令控制led。遇见很多坑，废寝忘食的全部解决了，特在此记录一下以供以后参考。

1.for语句的使用

一般情况编写zigbee程序用的是IAR8050，对于for语句有一个很隐秘的坑，就是如果用for语句构建的delay延迟函数会在编译烧录到单片机里却发现没有延迟，延迟函数似乎失效了。我上网找了一下发现是iar有个功能是编译时候会优化程序。

如图所示，这里我已经改成NONE了，之前是high，由于延时函数往往是单纯的for的循环计算，在高程度优化后，for语句以为内部没有内容，就会在编译的时候删掉，从而延迟失效。

2.串口引脚的重定义

根据CC2530的寄存器手册可知，如图所示

U0，U1两个串口分别各自有两套引脚方案，U0是P02,P03或者P14,P15，U1是P04和P05或者P16和P17，由于我的仿真器要用到P1口，而且U0连接着TTL转USB，所以和ESP8266的串口通讯需要用U1，但是在zstack中U1默认是用P16和P17作为TX和RX。而且zstack只能用一个USART，因为在zstack工程中，如图所示，使用U0或U1是靠配置中的宏定义ZTOOL_P2或者ZTOOL_P1确定的。

两者似乎不能同时存在，如果同时存在也是优先于ZTOOL_P2，在写串口函数HalUARTWrite中我们可以看到如下图。

使用哪个串口是由HAL_UART_DMA的值确定的，去寻找其宏定义如下图

由上图可以看到宏定义的值还是由ZTOOL_P2或者P1决定的，而且如果定义了P2，则P1似乎没有作用了。

在zstack中，U1默认使用P1口，而且没有选择为P0口的选项，如果使用U1，则zstack会默认配置P1IO口，通过HAL_uart.c文件可以找到串口初始化函数，默认使用DMA方式的串口。

进入这个函数后可以看到，zstack正是在这里配置了串口的IO口，分别赋值了PERCFG，PxSEL,ADCCFG,这几个关于IO口配置的寄存器。在给PERCFG赋值时，在使用U1的情况下，原来的程序是PERCFG |= HAL_UART_PERCFG_BIT;

查看HAL_UART_PERCFG_BIT的宏定义可以看到在注释中TI已经说U1就是设置在P1上的。

从数据手册中查看PERCFG的内容可以看到U1就是01，U2的设置就是02，而上文提到的PERCFG |= HAL_UART_PERCFG_BIT;就是在PERCFG第一位赋值1，我改成了PERCFG &= ~HAL_UART_PERCFG_BIT;这样U1串口就可以使用P04，P05作为引脚了。

在下两条语句ADCCFG &= ~HAL_UART_Px_RX_TX;PxSEL? |= HAL_UART_Px_RX_TX;中就是配置RX和TX的IO口，一个是避免作为ADC引脚，一个是设置为外设功能。如下图所示

查看HAL_UART_Px_RX_TX的宏定义如下图。

原本其值为0xC0,也就是11000000，即P16和P17，现在是P04和P05，所以改为0X30。‘

还有一个地方就是PxSEL和其他x有关的值，查找宏定义如下图，将原来的P1改为P0，下面从UxCSR开始则不改，因为是涉及到串口的配置。

配置完以上部分就可以使用U1了，同样U0的P1口类似。

3.ESP8266的初始化问题（1）

一开始，我是放在编写了一个初始化子函数然后放在SampleApp_Init( uint8 task_id )中的，后来发现根本无法完成初始化/(ㄒoㄒ)/~~。因为之前用过32连接8266，有相关的经验，但是32的库函数和ZSTACK有一个很大的差别，就是ZSTACK串口默认用DMA，所以串口接收和发送不会产生中断，众所周知(*^_^*)，ESP8266模块通过AT指令来完成初始化，为了能确定是否每一条AT指令配置成功，需要检测ESP8266是否传来“OK”，在32中，可以通过while语句循环发送AT指令并通过串口中断检测是否传来“OK”，而在zstack中则不可以用while语句，因为串口的接收不会产生中断，所以会卡死在while中。所以不能放在SampleApp_Init( uint8 task_id )中。至于怎么解决，在后面会写到。

4.Zstack串口DMA工作方式的工作原理

1.Zstack的轮询方式

Zstack是很经典的轮询方式来执行程序的，通过循环检测一系列任务是否需要执行来工作的，这就导致使用HalUARTWrite函数其实是将待发送内容放到指定的DMA读取空间，并没有放到串口上。在之后的一遍的任务轮询时，会检测到有DMA的任务，这里才将待发送内容通过DMA放到串口上。这就导致了使用HalUARTWrite并不能立马从串口发送出去，不具有及时性，编程时需要考虑到这一点。如果可以实时仿真的话，会发现运行完串口发送函数，串口并没有发送，就是这个原因。

2.串口接收函数HalUARTRead()的问题

根据该函数的定义如下图可知。

串口的接受同样使用的时DMA，在外部通过串口发送信息到单片机的那一瞬间，DMA已经将内容从串口接收到一个区域（具体在哪不知道，也许是随机的，也许是固定的）。而HalUARTRead()函数实际上是将该区域的内容放到一个程序中定义的区域（如字符串数组）中去。HalUARTRead(uint8 port, uint8 *buf, uint16 len)函数中有三个参数，port是串口号，我这里用的1，buf是程序定义区域的首地址，len是读取最大长度。

那么问题来了，如果设置的读取最大长度是10，可是发送来了20个字节的信息，那么会选取哪部分呢，这个函数不是会选取20中一部分10字节的内容，而是从buf的首地址开始，往后依次写10个字节，然后继续从首地址开始，将后十个字节写上去，覆盖了前十个字节，所以在编写程序使用该函数时，需要注意到这一点。

又因为采用轮询制执行程序，所以在读取接收的内容之前，DMA会将在此之间传入串口的任意字符读取并储存，并且按照接收先后顺序储存，具体能储存多少字符暂时未知。所以为了防止想要接收的字符串被覆盖，需要提前预估接收最大值len的值。

5.ESP8266的初始化问题（2）

前面说到因为轮询制，而不能产生中断，所以不能将初始化子函数放在SampleApp_Init( uint8 task_id )中，为了解决不能用while语句导致的初始化无法进行，我选择将初始化函数放在SampleApp_ProcessEvent（）中作为一个事件来处理，如下图所示。

因为协调器与ESP8266相连，所以只有协调器需要初始化ESP8266，由于初始化8266需要数个AT指令，所以我以轮询为循环，在一次次循环中检测AT指令的回复和发送AT指令。通过ESP_flag值的改变来确定每一次循环需要执行哪一条AT指令，并且在一次循环中获取串口接收内容，判断是否进行下一条AT指令。

6.ESP8266发送函数的编写和注意

由于我使用的是服务器模式，且使用为多连接，所以ESP8266不能使用透传方式发送，需要先发送指令AT+CIPSEND=【客户端ID号】，【字符串长度】，在收到OK>后传输内容，如下图所示。

在这里我依然利用轮询作为循环，先发送AT指令，在第二次轮询接收到OK后发送内容。关于如何利用轮询作为循环，在后面还会讲到。

7.strstr函数的使用注意事项

strstsr函数是检测第一项参数的字符串内是否有第二项参数的字符串。但是需要注意的是，strstr没有规定检测到多少位，那如果这样的话，岂不是如果没一直没有要寻找的字符串，将会一直寻找下去吗？为了避免这样的情况发生，strstr规定当检测到某一位又0即字符“\0”，则停止检测，并返回NULL，如果在此之前已经找到目标字符串，则返回地址。

由于strstr遇到0就会退出并返回NULL，如果我们要寻找的字符串在0之后，则会明明有却无法检测出来。比如ESP8266在执行完AT指令后会将执行的AT指令和执行结果（OK或ERROR）一起送入串口，但很不巧，AT指令和结果中间可能出现0，导致我们无法通过strstr函数得知是否有OK，为了防止这样的情况发生，我补充了一个修正函数。

void correct_string(uint8 *buff, uint16 len)
{
  uint16 i;
  for(i=0;i<len-1;i++)
  {
    if((* (buff+i))==0)
    {
      (* (buff+i))=1;
    }
  }
  (* (buff+len-1))=0;
}

该修正函数会使在指定地址开始的指定长度区域中0改为1，这样就可以避免strstr函数检测到0，并在最后一位置0，这样则防止strstr运行时间过长。

8.ESP8266发送函数使用轮询实现

如下图所示，在接收函数SampleApp_MessageMSGCB（）中我是用发送函数像ESP8266发送信息。

由于发送分两步执行，所以启用事件发生时钟函数：

 osal_start_timerEx( SampleApp_TaskID,
                         SAMPLEAPP_ESP_SEND_EVT,
                         SAMPLEAPP_ESP_SEND_EVT_TIMEOUT );

使在指定时间后再执行一次esp8266_send（）；如下图所示，

如果发送成功则清除ESP8266发送缓冲区espdata的内容，如果发送失败则重新发送AT+CIPSEND。

9.Zstack中事件的添加

zstack中事件的添加是在SampleApp.h中完成的，如下图所示。

分别配置了事件ID和事件发生时间，其中需要注意的是事件的设置，Zstack规定每一个任务最多16个事件，为什么是16个事件呢(???(???(???*)？这里我们可以从函数SampleApp_ProcessEvent（）中看出端倪，如下图所示。

单片机是如何知道到底是哪个事件发生了呢，从语句

if ( events & SAMPLEAPP_ESP_CONFIG_EVT )我们可以看到，zstack通过将events和事件ID对比，进行与运算，如果结果为1则是该事件。因为是与运算，所以若要event和某个事件ID与之后为1，和其他事件为0，则只能在16位二进制中只有1位为1，所以只能最多有16个事件，如果有仿真条件的话，可以看到当为系统事件时，即
? if ( events & SYS_EVENT_MSG )，events的值为32768，二进制就是1000 0000 0000 0000。所以在添加事件时候ID只能为0X0001,0X0002,0X0004,0X0008等，不能为其他值，比如0X0003，如果这样的话，就会执行事件ID为0X0002的处理程序。

10.ADC的配置和计算

如果用过Zstack的ADC的伙伴们一定会对Zstack超级烂的宏定义有所印象，这也是一个老生常谈的问题了，在这里我就顺带总结一下并给出自己的理解。

ADC读取电压函数HalAdcRead (uint8 channel, uint8 resolution)最有争议的部分如下图。

那就是分辨率的问题，根据Zstack的宏定义可知分辨率分别为8，10，12，14。然而，根据数据手册如下图所示可知分辨率为7,9,10,12。实际上TI工作人员可能高估了CC2530的adc的性能，后来实验发现只能最高12位。

所以下面的代码要修改为这样：

 switch (resolution)
  {
    case HAL_ADC_RESOLUTION_8:
      reading >>= 9;
      break;
    case HAL_ADC_RESOLUTION_10:
      reading >>= 7;
      break;
    case HAL_ADC_RESOLUTION_12:
      reading >>= 6;
      break;
    case HAL_ADC_RESOLUTION_14:
    default:
      reading >>= 4;
    break;
  }

因为ADC转换的值放在以下寄存器，可知最后两位时保留的，不能用，Zstack是通过将ADCH的值左移八位加上ADCL的值，而真正有效的值是从最高位15位往低位方向的分辨率对应的位数，比如12分辨率就是4位到15位，所以程序中又右移了4位。

接下来就是ADC的计算，毕竟我们不可能直接输出一个16位的变量，所以我们必须将其转化为某个电压，一般来说，就是（adc的16位变量）×（参考电压）/（分辨率的十进制）。但是，(●ˇ?ˇ●)，注意ADC的变量是带符号的，也就是说12位分辨率输出的变量最高位为符号位，所以其实真正的值是后面11位，所以这11位才是真正的分辨率，所以要除以2^(11)即2048而不是4096。

11.总结

以上就是我最近做的一个项目踩过的坑和总结的经验，还包括了2023年学习Zigbee的一些经验。如果还有机会，还能有新的经验和教训我将继续更新。希望本文对各位有所帮助~( ?? ω ?? )y