物联网技术与应用实践(项目式)熊茂华 项目2

项目二物联网开发环境的构建2.1任务一：了解物联网综合平台2.2任务二：KeilC集成开发环境的构建2.3任务三：ZigBee开发环境的构建2.4任务四：Java开发环境的构建2.5任务五：Android开发环境的构建2.1任务一：了解物联网综合平台

IOT-L01-05型物联网综合实验箱由广州飞瑞敖电子科技有限公司生产。该实验箱依据物联网体系来架构包括感知层的数据采信模块、网络层的数据传输模块、应用层的数据处理模块。2.2任务二：KeilC集成开发环境的构建

2.2.1KeilC开发环境的安装

KeilC开发环境可用于嵌入式应用系统开发、单片机应用开发等，如IOT-L01-05型物联网综合实验箱上对传感器节点模块的STC12C5A单片机进行应用程序开发。2.2.2KeilC的使用

1.新建一个项目文件

打开KeiluVersion4软件，点击Project->newuVersionProject，在弹出的窗口内为工程建立工程目录以及取名，如图2.1所示。

点击“保存”按键后，会弹出如图2.2所示窗口让用户选择单片机类型，如选择“STC12C5A16S2Series”下的“STC12C5A16S2”单片机。图2.1创建工程对话框图2.2选择单片机类型对话框点击“OK”按钮后会弹出如图2.3所示窗口，选择“否(N)”

即可。图2.3点击“OK”后弹出的确认窗口完成工程建立后，在主窗口的左侧出现工程列表栏，如图2.4所示，在“Target1”名称上点击右键，选择“OptionsforTarget”标签，弹出如图2.5所示参数配置窗口。图2.4工程列表栏图2.5参数配置窗口

2.新建一个文件

点击File->New，此时会在编辑框中自动生成一个名为“Text1”的空文件，点击File->Save，在弹出的窗口中首先创建一个名为“src”的目录，并双击进入该目录，为新文件命名“Main.c”，点击保存。2.3任务三：ZigBee开发环境的构建

2.3.1IAR集成开发环境的安装

1. IAR的简介

IAREmbeddedWorkbench(简称EW)的C/C++ 交叉编译器和调试器是当今世界最完整的和最容易使用的专业嵌入式应用开发工具。EW对不同的微处理器提供一样的直观用户界面。EW今天已经支持35种以上的8位/16位/32位ARM的微处理器结构。IAREmbeddedWorkbench集成的编译器主要的产品特征：

•高效PROMable代码。

•完全标准C兼容。

•内建对应芯片的程序速度和大小优化器。

•目标特性扩充。

•版本控制和扩展工具支持良好。

•便捷的中断处理和模拟。

•瓶颈性能分析。

•高效浮点支持。

•内存模式选择。

•工程中相对路径支持。

2.IAR的安装

本节将逐步介绍IAREmbeddedWorkbenchfor80518.10Evaluation的安装以及IAR开发环境如何添加文件、新建程序文件、设置工程选项参数、编译和连接、程序下载、仿真调试等。首先从网址/en/Service-Center/Downloads/进入到下载界面，然后下载需要的安装包，最新版本为8.20或更高版本。IAR的安装步骤如下：

(1)下载完成后，打开IAR软件安装包进入安装界面，进入下一步。

(2)接受协议，进入下一步。

(3)输入名字及公司信息，然后输入认证序列号，进入下一步。

(4)输入序列号的对应密钥，进入下一步。

(5)选择安装的类型，可选择为完整版安装，进入下一步。

(6)选择安装路径以下为默认，进入下一步。

(7)点击Install开始安装。

(8)按提示操作直至安装完成。2.3.2IAR的使用

IAR的具体操作如下：

(1)首先在<开始>的程序中找到安装好的IAREmbeddedWorkbenchfor80518.10Evaluation。可以放置一个快捷方式到桌面。

(2)打开IAR，点击File->New->Workspace，建立一个新的工作区。在一个工作区中可创建一个或多个工程。可选择打开最近使用的工作区或向当前工作区添加新的工程。

(3)单击Project菜单，选择GreateNewProject。在出现创建新工程对话框后，确认Toolchain栏已经选择8051，点击“OK”键，如图2.6所示。图2.6创建新工程对话框(4)为工程选择一个合适的文件路径，在文件名中填写工程的名字。这里的工程名为EXP-LED，如图2.7所示。图2.7保存工程文件对话框注意：对工程进行保存后，在退出软件时会提示保存工作区。也可以选择菜单File\Save\Workspace，保存工作区，名为W-LED，如图2.8所示。图2.8保存工作区对话框(5)在建立工程后，就可以为工程添加文件了。点击菜单Project\AddFile或者菜单File\New\File，新建一个空文本文件。

(6)如给工程添加或新建了一个名为main.c的源程序文件，就可在IAR中编辑程序，如图2.9所示。图2.9IAR工作界面(7)以ZigBee模块的CC2530F256单片机为例来配置IAR工程。

点击Project菜单下的Options，可对IAR工程进行配置。配置Target时，选择Codemodel为“Near”和Datamodel为“Large”，Callingconvention为“XDATAstackreentrant”以及其他参数，如图2.10所示。图2.10IAR工程配置对话框(8)在“Targer”选项卡下选用的Device为CC2530F256，其选项详如图2.10所示。

(9)在Linker选项中，找到“Config”选项卡，如图2.11所示。图2.11Config选项卡(10)改变图2.11中方框的指向路径，在所指的路径中选择对应的 .xcl文件，如图2.12所示。图2.12在所指的路径选择对应的 .xcl文件注意，在配置工程时，若“Targer”选项卡下选用的Device为CC2530F256，当GeneralOptions->Target->Codemodel框为Near时，应选择lnk51ew_cc2530.xcl文件；当GeneralOptions->Target->Codemodel框为Banked时，应选择Bankedlnk51ew_cc2530b.xcl文件。

(11)在“Setup”选项卡中，设置Driver，软件仿真选择Simulator，如图2.13所示。图2.13“Setup”选项卡(12)如果是硬件调试，则需把“Driver”设置为“TexasInstruments”，点击“OK”键，如图2.14所示。图2.14“Driver”的设置(13)选择“Project”菜单下的“Make”或直接按下F7快捷键，可对程序进行编译、链接，如图2.15所示。图2.15对程序进行编译、链接(14)连接仿真器，安装驱动后，在菜单“Project”选项下选择“DownloadandDebug”或者“DebugwithoutDownloading”，就可以进入调试了，如图2.16所示。图2.16设置进入调试界面(15)调试界面如图2.17所示。到此，IAR使用的基本过程就完成了，运行程序，观察现象。图2.17调试界面2.3.3ZigBee协议栈安装与应用

1. Z-Stack安装

Z-Stack是TI公司提供的ZigBee协议栈，用在IEEE802.15.4兼容的设备和平台上。这里选择的是专门为CC2530配置的

Z-Stack源文件——ZStack-CC2530-2.5.1.exe。该软件包含了ZigBee组网设计的源文件，软件安装步骤如下：

(1)解压ZStack-CC2530-2.5.1.zip，运行ZStack-CC2530-2.5.1.exe，如图2.18所示。

(2)同意LicenceAgreement，进入下一步。

(3)选择安装路径，安装路径到不要有中文字符，进入下一步，如图2.19所示。

(4)点击“Install”，安装。图2.18运行Z-Stack源文件图2.19设置安装路径

2. Z-Stack目录结构

安装完成以后，Z-Stack的根目录结构如图2.20所示。图2.20Z-Stack的根目录其中，Components是Z-Stack的核心所在，里面包含Z-Stack协议栈所有各层的源文件和实现库，如图2.21所示。图2.21Components文件夹中的源文件和实现库图2.22HAL文件夹下的CC2530WW文件夹

3. Z-Stack工程设置

1)选择逻辑设备类型

ZigBee设备可以配置为下列三种设备之一：

·ZigBee的协调器：

·ZigBee的路由器：

·ZigBee终端设备：图2.23设备类型的选择2)编译选项的类型

对于一个具体项目，编译选项有两种类型：

(1)针对上述设备逻辑类型的编译选项设置，位于链接器的控制文件。

(2) IAR项目文件里的用户自定义的功能编译选项(使能/不使能)。3)链接器控制文件中的编译选项

打开GenericApp工程Workspace下的Tools文件夹(这个文件夹包含不同的配置文件和应用于Z-Stack项目的可执行工具)，如图2.24所示。图2.24打开Tools文件夹4) IAR项目编译选项

各种支持的功能配置的编译选项设置存储在GenericApp.ewp文件里，要修改这些编译选项，需从“Project”下拉菜单中选择“Options...”项或Workspace中的退出菜单中选择“Options”项，如图2.25所示。图2.25Option对话框关闭一个功能编译选项，只需要在这行的左边放置一个“x”。如图2.26所示，ZTOOL_P1功能选项已经被注释掉；尽量不要直接删除，因为这个功能编译选项有可能以后需要重新打开。图2.26ZTOOL_P1功能选项的注释5)配置编译选项的注意事项

编译选项被用来配置源程序所提供的多种功能：大多数编译选项就只配置相应功能程序段的编译开关(ON/OFF)；一些编译选项主要被用来提供一些用户自定义数值，像DEFAULT_CHANLIST，通过编译器编译为系统默认值。6)支持的编译选项和定义

这里提供一个支持的编译选项列表，这个列表选项简单地描述它们使能或不使能的功能特性。被标注为“donotchange”的编译选项是为确保程序正常运行而必须保持的基本设置；被标注为“donotuse”的编译选项表示不适合在CC2530板上使用。7)监视测试(Monitor-Test)(MT)编译选项

若要使用与MT_TASK选项相关的下列APIs和函数，必须包含MT_TASK选项。8) ZigBee设备对象(ZDO)编译选项

默认情况下，指令性消息(由ZigBee规范定义)是在ZDO中进行设置启用的，所有其他的消息处理是通过编译标志进行设置使能与否的。在ZDOConfig.h文件中，可以使能/不使能、注释/不注释或包含/不包含这些编译选项。

4.仿真器的安装和使用

1) SmartRFFlashProgrammer软件的安装

图2.27SmartRFFlashProgrammer软件的操作界面2) 仿真器与电脑的连接

连接CC2530仿真器SmartRF04EB到电脑，选择自动安装仿真器驱动程序。3) 仿真器与目标板的连接

连接CC2530仿真器SmartRF04EB与目标板，按仿真器上的复位按键。SmartRFFlashProgrammer软件识别到了目标板上的处理器，仿真器安装连接成功，如图2.28所示。图2.28仿真器与目标板的连接2.3.4程序仿真与调试

1.调试过程

打开任意一个CC2530的工程，选择菜单Project\Debug或按快捷键CTRL+D进入调试状态，也可点击IAREW8051工具栏上的Debug按键 ，EW8051将开始下载程序并进入在线仿真调试，调试界面如图2.29所示。图2.29在线仿真调试界面

2.断点的设置与删除

程序断点是程序被中断的地方，程序的断点必须设置在代码行，在程序运行到该代码行时就会停下来，如要在HalDriverInit()处设置一个断点，在左图的深灰色区域双击即可在HalDriverInit();处设置一个断点，红点显示此处有一个断点。当指向红点再次双击，即可取消设置的断点，如图2.30所示。图2.30断点设置图2.31右键菜单设置断点图2.32断点的条件设置图2.33断点使用窗口

3.查看变量

C-SPY允许用户在源代码中查看变量或表达式，可在程序运行时跟踪其值的变化。使用自动窗口，选择菜单View\Auto，开启窗口。自动窗口会显示当前被修改过的表达式。连续步进观察j值的变化情况。查看变量如图2.34所示。图2.34查看变量

4.设置监控点

使用Watch窗口来查看变量。选择菜单View\Watch，打开Watch窗口。点击Watch窗口中的虚线框，出现输入区域时键入变量并回车。也可以先选中一个变量，将其从编辑窗口拖到Watch窗口。设置监控点如图2.35所示。图2.35设置观察变量

5.设置并监控断点

使用断点最便捷的方式是将其设置为交互式的，即先将插入点的位置指到一个语句里或靠近一个语句，然后选择“ToggleBreakpoint”命令。

6.反汇编模式

在反汇编模式，每一步都对应一条汇编指令，用户可对底层进行完全控制。

选择菜单View\Disassembly，打开反汇编调试窗口，用户可看到当前C语言语句对应的汇编语言指令。

7.监控寄存器

寄存器窗口允许用户监控并修改寄存器的内容。选择菜单View\Register，打开寄存器窗口，如图2.36所示。图2.36查看寄存器内容

8.监控存储器

存储器窗口允许用户监控寄存器的指定区域。选择菜单View\Memory，打开存储器窗口，如图2.37所示。图2.37查看存储器

9.运行程序

选择菜单Debug\Go，或点击调试工具栏上  按钮。如果没有断点，程序将一直运行下去。可以看到LED1、LED2间隙点亮。如果要停止，选择菜单Debug\Break或点调试工具栏上的  按钮，停止程序运行。

10.退出调试

选择菜单Debug\StopDebugging或点击调试工具栏上的  按钮，退出调试模式。2.4任务四：Java开发环境的构建

2.4.1Java开发环境构建

1. Java、JDK以及Eclipse简介

Java是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言，是由SunMicrosystems公司于1995年5月推出的Java程序设计语言和Java平台(即JavaSE、JavaEE、JavaME)的总称。Java技术具有卓越的通用性、高效性、平台移植性和安全性，广泛应用于个人PC、数据中心、游戏控制台、科学超级计算机、移动电话和互联网，同时拥有全球最大的开发者专业社群。

2. JDK的安装和配置

1)安装JDK开发包

可在SUN公司官网(/javase/downloads/index.jsp)上下载最新版本的JDK开发包。本书提供的资源的应用程序目录下也有JDK的安装开发包。

JDK的安装过程非常简单，只需一直点击Next按键即可，在此不再复述。

2)配置JDK开发环境

右键点击我的电脑->属性->高级->环境变量->系统变量，可出现环境变量窗口，如图2.38所示。图2.38环境变量窗口图2.39新建变量“JAVA_HOME”图2.40新建变量“classpath”图2.41编辑变量“Path”3)测试JDK是否安装成功

在C:\DocumentsandSettings\Administrator目录下新建文本文档，编辑如下代码并保存为名称HelloWorld.java。图2.42运行“cmd”命令图2.43文件的编译和运行结果2.4.2Java应用程序开发

Eclipese集成开发工具无需安装，在运行Eclipse.exe文件后，通过菜单file->new->javaProject，进入新建工程的界面，命名工程名字为“HelloWorld”，如图2.44所示。图2.44新工程的命名图2.45源文件夹的选择图2.46类文件的新建2.5任务五：Android开发环境的构建

2.5.1Android开发环境的构建和配置

1.相关文件的下载

Android在WindowsXP操作系统上搭建开发环境主要依赖：JDK、Eclipse和AndroidSDK。这些文件都可以从各自的官方网站获取到。

1) JavaJDK的下载

进入该网页：/javase/downloads

/index.jsp(或者直接点击下载)，如图2.47所示。图2.47JavaJDK的下载界面2) Eclipse的下载

进入该网页：/downloads/(或者直接点击下载)，如图2.48所示。图2.48Eclipse下载界面3) AndoridSDK的下载

说明：AndroidSDK有两种下载版本，一种是包含具体版本的SDK的，大约70 M(B)；另一种是只有升级工具，而不包含具体的SDK版本，大约20 M(B)。图2.49AndroidSDK下载界面

2.软件的安装

所要求安装的软件包如下：

jdk-6u26-windows-i586.exe：JavaJDK安装软件。

eclipse-jee-galileo-SR2-win32.zip：Eclipse安装软件。

android-sdk_r11-windows.zip:AndroidSDK管理软件。

android-sdk-windows.rar：已经包含了AndroidSDK若干版本的升级包。图2.50软件的工作目录

3. Eclipse的配置

1)安装Android开发插件

注：这一步安装必须要有网络环境，Eclipse需要连接远程服务器，自行下载软件。图2.51Install对话框1图2.52AddSite对话框图2.53Install对话框2图2.54Install对话框3图2.55Install对话框4图2.56Install对话框5图2.57完成安装，提示重启Eclipse2)配置Android