SimpliciTI无线开发 — 快速搭建低功耗、低成本无线传感器网络

一、初闻SimpliciTI

SimpliciTI是TI在2007年宣布推出的针对小型简单RF网络的专有低功耗协议，因其简化了具体的实施操作，降低对微控制器资源的占用，故基于SimpliciTI的RF网络有助于用户在不需要深入理解无线网络具体细节的情况下，快速推出低功耗、低成本、低数据率的无线自组织网络解决方案。SimpliciTI是一个基于连接的对等网络通信协议，理论上单一网络可容纳255的节点，支持点对点、星状、串状三种网络拓扑结构。

1、SimpliciTI体系结构

图1 SimpliciTI体系结构

2、SimpliciTI源码目录结构

在浏览SimpliciTI代码之前，有必要对源码的整体分布情况进行了解。安装完协议栈后，可以在（安装盘:\Texas Instruments\SimpliciTI-CC430-1.1.0-Demo\）路径下找到源码。分布情况如图5.1所示。以下针对SimpliciTI-CC430-1.1.0-Demo，对源码目录下各子目录进行简单介绍。

图2 SimpliciTI源码目录结构

1、Components

SimpliciTI协议栈的代码位于该目录下，共包含3个子目录。

（1）bsp

表1 bsp文件夹目录结构

\boards\ ：与开发板相关
\CC430EM\	\bsp_external\	mrfi_board_defs.h
	\schematics\	EM430F6137RF900.pdf
	bsp_board.c
	bsp_board_defs.h
	bsp_button_defs.h
	bsp_config.h
	bsp_driver_defs.h
	bsp_drivers.c
	bsp_led_defs.h
\drivers\ ：驱动
\code\	bsp_buttons.c
	bsp_generic_buttons.h
	bsp_generic_leds.h
	bsp_leds.c
bsp_buttons.h
bsp_leds.h
\mcus\
bsp_msp430_defs.h
bsp.c
bsp.h
bsp_macros.h

（2）mrfi

表2 mrfi文件夹目录结构

\radios\ ：射频
\common\	mrfi_f1f2.c
	mrfi_f1f2.h
\family5\	mrfi_radio.c
	mrfi_radio_interface.c
	mrfi_radio_interface.h
\smartrf\ ：SmartRF studio 导出配置
\CC1101\	rfstudio.srfs1101
	smartrf_CC1101.h
mrfi.c
mrfi.h
mrfi_defs.h

（3）simpliciti

表3 simpliciti文件夹目录结构

\nwk\ ：网络层

nwk.c

nwk.h

nwk_api.c

nwk_api.h

nwk_app.h

nwk_frame.c

nwk_frame.h

nwk_globals.c

nwk_globals.h

nwk_QMgmt.c

nwk_QMgmt.h

nwk_types.h

\nwk_applications\ ：网络应用层

nwk_freq.c

nwk_freq.h

nwk_ioctl.c

nwk_ioctl.h

nwk_join.c

nwk_join.h

nwk_link.c

nwk_link.h

nwk_mgmt.c

nwk_mgmt.h

nwk_ping.c

nwk_ping.h

nwk_security.c

nwk_security.h

2、Documents

该目录下的文件是关于SimpliciTI协议的帮助文档。开发者可通过阅读这些文档，快速了解SimpliciTI协议的基本信息及其相关特性。

3、Projects

Projects目录下的是SimpliciTI的示例程序。

表4 Examples文件夹目录结构

\Examples\ ：示例
\Applications\	app_remap_led.h
	main_2EDOnePolls.c
	main_AP_Async_Listen.c
	main_AP_Async_Listen_autoack.c
	main_AP_RE.c
	main_babble.c
	main_ED_Sniffer.c
	main_LinkListen.c
	main_LinkTo.c
	main_manyEDs.c
	main_manyEDs_autoack.c
\CC430EM\	AP_as_Data_Hub
	Cascading_End_Devices
	Polling_with_AP
	Simple_Peer_to_Peer

3、SimpliciTI的最小射频接口

MRFI（Minimal RF Interface，最小射频接口）。SimpliciTI共有5个Radio Family，每个Radio Family所支持的TI芯片及其描述，如表5所示。具体的代码请查看\Components\mrfi \mrfi_defs.h。

表5 Radio Family

Radio Family	芯片	描述
Radio Family 1	MRFI_CC1100	Sub 1 GHz RF Transceiver
	MRFI_CC1101	Sub 1 GHz RF Transceiver
	MRFI_CC1100E_470	Sub 1 GHz RF Transceiver (CC1100E Asia)
	MRFI_CC1100E_950	Sub 1 GHz RF Transceiver (CC1100E Asia)
	MRFI_CC2500	2.4 GHz RF Transceiver
Radio Family 2	MRFI_CC1110	Sub 1 GHz SoC
	MRFI_CC1111	Sub 1 GHz SoC with USB controller
	MRFI_CC2510	2.4 GHz SoC
	MRFI_CC2511	2.4 GHz SoC with USB controller
Radio Family 3	MRFI_CC2420	2.4 GHz IEEE 802.15.4 RF Transceiver
	MRFI_CC2520	2.4 GHz IEEE 802.15.4 RF Transceiver
Radio Family 4	MRFI_CC2430	2.4 GHz IEEE 802.15.4 SoC
	MRFI_CC2431	2.4 GHz IEEE 802.15.4 SoC
Radio Family 5	MRFI_CC430	Sub 1 GHz MSP SoC
Radio Family 6	MRFI_CC2530	2.4 GHz IEEE 802.15.4 SoC

SimpliciTI-CC430-1.1.0-Demo中只有Radio Family 5的源代码。Radio Family的配置如图3所示，在“Defined Symbols”处声明即可。

图3 Radio Family配置

二、 开发工具

2.1、集成开发环境

1、IAR Embedded Workbench

图2.1 IAR主界面

2、TI Code Composer Studio

图2.2 CCS主界面

2.2、SmartRF Studio

SmartRF Studio是TI推出的用于评估和配置其低功耗RF芯片的Windows应用程序，可作为单独的应用程序使用。该应用程序可帮助设计人员在射频系统设计初期评估RF芯片。它可以生成相关配置寄存器的值、对射频系统进行测试。

SmartRF Studio 7的最新版本是1.10，主界面如图2.3所示。可配置TI生产低于1GHz、2.4GHz频段的射频芯片和片上系统。

图2.3 SmartRF Studio 7主界面

图2.4 射频参数配置

三、快速体验

3.1、协议栈配置

协议栈的配置文件位于Demo程序工程目录下的Configuration文件夹中。其中，smpl_nwk_config.dat用于通用网络的配置，而Access Point、End Device、Range Extender各自文件夹下的smpl_config.dat则用于配置该功能角色，在Demo程序的工程中，仅默认使用MAX_HOPS、MAX_HOPS_FROM_AP、MAX_APP_PAYLOAD三个配置选项。

3.2、部分代码解读

（1）BSP层

BSP层是一个轻量级的板级支持包，只提供了LED、Button两个驱动支持。SimpliciTI协议栈对硬件驱动的支持很少，更多其他驱动需要用户自行开发，例如ADC、UART、Flash、PWM等。

BSP_Init函数主要负责硬件的板级初始化以及相关驱动的初始化。该函数必须在射频初始化和协议栈初始化之前调用执行。

代码清单 BSP_Init函数

驱动模块的动态加载过程，BSP层的驱动在bsp_drivers.c中定义，在bsp_drivers_defs.h中可以看到驱动的初始化。

代码清单  驱动模块的初始化

代码清单 驱动模块的加载

（2）MRFI层

代码清单 MRFI_Init函数

射频功率的设置可由上述的SmartRF Studio工具导出，共有4个功率值可选 ，分别是-12dBm、-6dBm、0dBm、10dBm。频率设置为433MHz。

代码清单 射频功率设置

代码清单 逻辑信道设置

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