Mođun eZ430-RF2500

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :

2.2 Mođun eZ430-RF2500

2.2.1 Công cụ phát triển eZ430-RF2500: 2.2.1.1 eZ430-RF2500:

eZ430-RF2500 Là một thẻ giao tiếp USB và truyền nhận dữ liệu không dây. eZ430-RF2500 được phát triển dựa trên MSP 430F2274 kết hợp với chíp CC2500 truyền nhận tín hiệu tần số RF 2.4 GHz, tích hợp sẵn cảm biến nhiệt độ. Do đặc điểm dòng MSP 430 có những ưu thế về năng lượng nên đáp ứng được những nhu cầu trong thiết bị di động. MSP430 dùng nguồn 3.6V nên trong thiết kế này có thể sử dụng pin Lithiun 3.7 V.

Bộ eZ430-RF2500T là một sản phẩm có thể làm việc với đầu cắm USB như một hệ thống độc lập với cảm biến bên ngoài. Hoặc sử dụng thiết kế mở rộng với những module ngoại vi. Với Giao diện gỡ lỗi USB cho phép sản phẩm có thể truyền và nhận dữ liệu từ xa từ máy tính cá nhân sử dụng truyền nhận nhận nối tiếp UART

Đặc tính của eZ430-RF2500: + Giao diện lập trình và gỡ lỗi. + Có sẵn 21 chân.

+ Mật độ tích hợp cao, MSP 430 có nguồn cực thấp siêu tiết kiệm năng lượng.

+ Hai chân xuất/ nhập kết nối với hai led xanh và đỏ cho phép người lập trình mô phỏng trực quan.

+ Một nút nhấn dùng để mô phỏng trực quan.

Hình 22: Board eZ430-RF2500 dùng PIN

2.2.1.2 Chức năng các chân:

Những đặc tính đặc biệt của MSP 430 bạn có thể tham khảo trong phần giới thiệu chi tiết ở trên. MSP 430 được sử dụng để xây dựng board eZ430-RF2500. Ngoài ứng dụng truyền nhận tín hiệu từ xa, board còn lấy ra 18 chân cho người lập trình thực hành và phát triển những ứng dụng riêng của mình.

Hình 23: Sơ đồ chân board eZ430-RF250

Chức năng các chân board eZ430-RF2500

Pin Chức năng Mô tả

1 GND Mass

2 Vcc Chân nguồn Vcc 1.8V - 3.6V

3 P2.0 / ACLK / A0 / OA0I0 Chân xuất/nhập số, ngõ ra xung clock

ACLK, ngõ vào tương tự A0 kênh ADC10

4 P2.1 / TAINCLK / SMCLK

/ A1 /A0O

Chân xuất/nhập số, ngõ vào analog A1 kênh ADC10, xung clock INCLK của Timer_A, xung clock chủ SMCLK

5 P2.2 / TA0 / A2 / OA0I1 Xuất/nhập, ngõ vào tương tự A2 của kênh

ADC10, ngõ vào CCI0B của Timer_A chế độ capture, ngõ ra OUT0 chế độ so sánh.

6 P2.3 / TA1 / A3 / VREF – /

VeREF – OA1I1 / OA1O

Xuất/nhập, ngõ vào tương tự A3 kênh

ADC10, điện áp tham chiếu âm VREF – /

VeREF –, ngõ vào CCI1B của Timer_A, ngõ ra

OUT1 chế độ so sánh.

7 P2.4 / TA2 / A4 / VREF+ /

VeREF+/ OA1I0

Chân xuất/nhập số, ngõ vào tương tự A4 kênh ADC10, ngõ ra OUT2 Timer_A chế độ so sánh, ngõ vào/ra điện áp tham chiếu.

8 P4.3 / TB0 / A12 / OA0O Chân xuất/nhập số, ngõ vào tương tự A12

kênh ADC10, ngõ vào CCI0B Timer_B chế độ capture, ngõ ra OUT0 chế độ so sánh

9 P4.4 / TB1 / A13 / OA1O Chân xuất/nhập số, ngõ vào tương tự A13

kênh ADC10, ngõ vào CCI1B Timer_B chế độ capture, ngõ ra OUT1 chế độ so sánh

10 P4.5 / TB2 / A14 / OA0I3 Chân xuất/nhập số, ngõ vào tương tự A14

kênh ADC10, ngõ ra OUT0 của Timer_B chế độ so sánh

11 P4.6 / TBOUTH / A15 /

OA1I3

Chân xuất/nhập số, ngõ vào tương tự A15 kênh ADC10, chuyển mạch từ TB0 sang TB3 ngõ ra tổng trở cao.

12 GND Mass

13 P2.6 / XIN (GDO0) Chân xuất/nhập số, kết nối thạch anh

14 P2.7 / XOUT (GDO2) Chân xuất/nhập số, kết nối thạch anh

15 P3.2 / UCB0SOMI /

UCB0SCL

Chân xuất/nhập số, ngõ ra chế độ tớ, ngõ vào chế độ chủ USCI_B0 trong chế độ SPI, nguồn xung clock SCLI2C trong I2C mode

16 P3.3 / UCB0CLK /

UCA0STE

Chân xuất/nhập số, ngõ vào xung clock USCI_B0, ngõ ra cho phép truyền dữ liệu USCI_A0 trong chế độ tớ

17 P3.0 / UCB0STE /

UCA0CLK / A5

Chân xuất/nhập số, ngõ vào tương tự A5 kênh ADC10, xung USCI_A0, chân cho

phép truyền tín hiệu USCI_B0 trong chế độ tớ

18 P3.1 / UCB0SIMO /

UCB0SDA

Chân xuất/ nhập số, , ngõ ra chế độ tớ, ngõ vào chế độ chủ USCI_B0 trong chế độ SPI, dữ liệu SDAI2C trong I2C mode

Chức năng các chân Battery Board

PIN Chức năng Mô tả

1 P3.4 / UCA0TXD /

UCA0SIMO

Chân xuất/nhập số, chân truyền dữ liệu USCI_A0 trong chế độ UART, ngõ vào chế độ tớ, ngõ ra chế độ chủ trong chế độ SPI

2 GND Mass

3 RST / SBWTDIO Chân reset tích cực mức thấp

4 TEST / SBWTCK Lựa chọn chế độ kiểm tra cho chân JTAG

của port 1.

5 VCC (3.6V) Nguồn Vcc 3.6V

6 P3.5 / UCA0RXD /

UCA0SOMI

Chân xuất/nhập số, chân nhận dữ liệu

USCI_A0 trong chế độ UART, ngõ vào chế độ tớ, ngõ ra chế độ chủ trong chế độ SPI

Bảng 10 : Chức năng các chân Battery Board

2.2.1.3 Thông số kỹ thuật: 2.2.1.3.1 MSP430F2274:

Thông số MIN TYP MAX UNIT

Điều kiện làm việc

Điện áp 1.8 3.6 V

Nhiệt độ -40 85 oC

Dòng tiêu thụ

Chế độ hoạt động tại 1MHz, 2.2V 270 390 μA

Chế độ nghỉ 0.7 1.4 μA

Chế độ tắt duy trì RAM 0.1 0.5 μA

Tần số làm việc

Vcc ≥ 3.3V 16 MHz

2.2.1.3.2 CC2500:

+ Tần số: 2.4 GHz. + Tốc độ: 500 kbps. + Dòng tiêu thụ thấp.

Thông số Điều kiện MIN TYP MAX UNIT

Điều kiện làm việc

Điện áp 1.8 3.6 V Dòng tiêu thụ Tín hiệu vào RX 250 kbps Dòng tối ưu 16.6 mA Optimized sensitivity 18.8 mA Tín hiệu vào RX 30 dB 250 kbps Dòng tối ưu 13.3 mA Optimized sensitivity 15.7 mA Dòng tiêu thụ TX (0 dBm) 21.2 mA Dòng tiêu thụ TX (-12 dBm) 11.1 mA Đặc tính tần số Tần số 2400 2483. 5 MHz Dữ liệu 1.2 500 kbps Công suất ngõ ra -30 0 dBm

Độ nhạy 10 kbps Dòng tối ưu , 2-FSK,

230-kHz

-99 dBm

Lọc thông dải RX, 1% PER

101 dBm

Độ nhạy 250 kbps Độ nhạy tối ưu -87 dBm

Dòng tối ưu, 500- kHz RX

-89 dBm

2.2.1.4 Sơ đồ mạch eZ430-RF2500:

2.2.1.5 Chip CC2500:2.2.1.5.1 Giới thiệu: 2.2.1.5.1 Giới thiệu:

CC2500 là chíp thu phát sóng vô tuyến RF tần số 2.4 GHz. Chip sử dụng nguồn thấp tiết kiệm năng lượng có thể sử dụng pin. Thích hợp với những thiết bị di động điều khiển bằng công nghệ không dây, thiết bị điện tử dân dụng, điều khiển đồ chơi, chuột và bàn phím không dây, các ứng dụng điều khiển từ xa khác.

Bộ thu phát được tích hợp với cấu hình modem dải gốc cao. Modem hỗ trợ nhiều hình thức điều chế tín hiệu khác nhau trong đó cấu hình dữ liệu lên tới 500 Kbaud.

CC2500 hỗ trợ phần cứng cho việc xử gói dữ liệu. Tích hợp cảm biến nhiệt độ.

Thường CC2500 kết hợp với một chip vi xử lý và các linh kiện thụ động khác để thực hiện chức năng điều khiển.

Phần cứng bao gồm 20 chân:

Hình 26: Sơ đồ chân của CC2500

+ Chân 4, 9, 11, 14, 15, 18: Là các chân nguồn nối lên Vcc. + Chân 16, 19 nối GND.

Chức năng chi tiết các chân còn lại như sau:

Bảng 13: Chức năng các chân CC2500

+ Chân 1: SCLK chân đầu vào số, chân đầu vào nhận xung clock và giao diện cấu hình nối tiếp

+ Chân 2: Đầu ra số. Giao diện cấu hình nối tiếp. Khi CSn ở mức cao thì chân có chức năng của một chân thông thường.

- Kiểm tra tín hiệu.

- Trạng thái tín hiệu FIFO. - Xóa chân được chỉ định.

- Chân đầu ra của xung clock sau khi đã được chia xung từ XOSC. - Chân truyền dữ liệu nối tiếp RX.

+ Chân 4: Chân nguồn DVDD. Sử dụng nguồn từ 1.8 tới 3.6V

+ Chân 5: DCOPUL: Chân nguồn 1.6-2V. Chân này chỉ sử dụng cấp nguồn + riêng cho CC2500 không sử dụng chung cho các thiết bị khác.

+ Chân 6: GDO0:Chân vào ra số. Ngoài các chức năng như chân 3 nó còn có vai trò là chân truyền nhận nối tiếp RX và TX.

+ Chân 7: CSn: Là chân đầu vào lựa chọn.

+ Chân 8, 10: XOSC_Q1, XOSC_Q2: Chân nối thạch anh.

+ Chân 9, 11, 14, 15: Chân nguồn cấp nguồn 1.8-3.6V cho khối Analog. + Chân 12 RF_P: Là chân truyền nhận tín hiệu RF. Là chân đầu vào trong chế độ truyền, chân đầu ra trong chế độ nhận.

+ Chân 13 RF_N: Có chức năng như chân 12 nhưng tín hiệu bị đảo. + Chân 16, 19: GND.

+ Chân 17 RBIAS: Chân vào ra tương tự.

+ Chân 20 SI: Chân ngõ vào số. Giao diện cấu hình nối tiếp.

2.2.1.5.2 Cấu tạo của chíp:

2.2.1.5.3 Nguyên lý hoạt động:

CC2500 đóng vai trò là bộ nhận. Tín hiệu được khuếch đại bởi bộ khuếch đại LNA và bộ đổi pha vuông góc giảm tín hiệu xuống tần xuống tần số trung bình (IF) sau đó tín hiệu được số hóa bởi các bộ chuyển đổi ADC. Tín hiệu đưa tới mạch tự động điều chỉnh độ lợi (AGC).

Những linh kiện sử dụng trong mạch điện ứng dụng:

S

Bảng 14: Những linh kiện sử dụng trong mạch điện

Sơ đồ mạch điện cụ thể như sau:

Giá trị điển hình của các linh liện được sử dụng trong mạch:

2.2.2 Phần mềm biên dịch và nạp chương trình (The IAR Embedded Workbench IDE):

Đối với MSP430 chúng ta có 2 phần mềm biên dịch và nạp chương trình là: + The IAR Embedded Workbench IDE.

+ CCE.

Sử dụng 2 ngôn ngữ Assembly và C/C++. Ở đây nhóm nghiêm cứu chỉ giới thiệu phần mềm The IAR Embedded Workbench IDE.

2.2.2.1 Cách cài đặt phần mềm:

Trong mỗi bộ thí nghiệm MSP430 có một đĩa CD giới thiệu cho ta 2 phần mềm The IAR Embedded Workbench IDE và CCE. Cách cài đặt và một chương trình demo đo nhiệt độ môi trường từ xa.

Sau khi bỏ đĩa vào máy, ta vào ổ đĩa CD; F:\Software nhấp đúp vào file

FET_R511.exe bắt đầu quá trình cài đặt. Sau khi nhấp vào ta thấy màn hình có:

Nhấp vô chữ Setup phần mềm bắt đầu được cài đặt. Sau đó màn hình sẽ xuất hiện như sau và bấm Next, sau đó bấm Accept:

Chọn thư mục cài đặt phần mềm (ta nên để nguyên),sau đó bấm Next:

Sau đó bấm Next, cài đặt phần mềm vào máy:

Cuối cùng bấm Finish, hoàn tất quá trình cài đặt.

Ngoài màn hình Destop vô: Start/ All Programs / IAR Systems / IAR Embedded Workbench Kickstart for MSP430 V4.10E nhấp đúp vô IAR Embedded Workbench bắt đầu chạy chương trình IAR Embedded Workbench.

Sau khi đã cài đặt xong phần mềm, chúng ta bắt đầu cài đặt thiết bị (Chú ý: Phải cài đặt xong phần mềm rồi mới cài đặt thiết bị).

2.2.2.2 Cài đặt thiết bị:

Cắm eZ430-RF2500 vào cổng USB của máy tính. Góc bên phải ở phía dưới destop sẽ xuất hiện:

Máy tính đã xác nhận có 1 ổ cứng mới. Sau đó sẽ xuất hiện:

Máy tính đã xác nhận chip của MSP430 theo chuẩn UART. Sau đó màn hình sẽ xuất hiện:

Máy tính tự động tìm ổ đĩa mới. Chọn No, not this time rồi nhấp Next. Màn hình sẽ xuất hiện:

Chọn Install the software automatically (Recommended) rồi tiếp tục bấm

Next (Chỉ thực hiện được lệnh này khi đã cài đặt phần mềm IAR Embedded Workbench Kickstart for MSP430 V4.10E). Màn hình sẽ xuất hiện:

Bấm Continue Anyway để cho máy tính tiếp tục tìm ổ cứng mới. Khi quá trình này xong, máy tính đã nhận được thiết bị eZ430 – RF2500.

Sau đó chọn vào Device Manager. Màn hình sẽ xuất hiện:

Màn hình phía bên phải ta mở tab: Port (COM & LPT). Khi đó màn hình sẽ xuất hiện:

Ta thấy trong tab: Port (Com & LPT) có dòng MSP430 Application UART (COM 5). Cho biết rằng máy tính đã nhận thiết bị eZ430 – RF2500. Ở đây COM 5 chỉ là nơi cắm thiết bị, có nghĩa máy tính nhận thiết bị eZ430 – RF2500 ở cổng USB số 5.

Ta đã xong phần cài đặt thiết bị, phần tiếp theo là làm theo sử dụng phần mềm, cách tạo 1 Project mới và cách thêm vào 1 Project đã có.

2.2.2.3 Hướng dẫn sử dụng phần mềm (The IAR Embedded Workbench IDE):

2.2.2.3.1 Giới thiệu:

IAR Embedded Workbench IDE là phần mềm hỗ trợ đầy đủ các công cụ lập trình cho dòng sản phẩm MSP 430. Ở khuôn khổ một tài liệu hướng dẫn sử dụng xin được giới thiệu tới các bạn một vài đặc tính của phần mềm như sau:

+ Trình biên dịch cấp cao được tối ưu hóa MSP430 IAR C/C++. + Hỗ trợ trình biên dịch MSP430 IAR Assembler.

+ Công cụ gỡ lỗi mạnh IAR C-SPY® debugger.

Sau khi cài đặt xong click vào đường link thì màn hình sẽ xuất hiện biểu tượng sau:

Hình 29: Cửa sổ khởi động IAR Embedded Workbench IDE

Click vào biểu tượng ta có màn hình soạn thảo như sau:

Hình 30: Màn hình của IAR Embedded Workbench IDE

Giới thiệu cửa sổ soạn thảo của chương trình:

Hình 31: Thanh công cụ soạn thảoIAR Embedded Workbench IDE

2.2.2.3.2 Hướng dẫn tạo New Project:

Tắt cửa sổ Startup . Để tạo một Project trước tiên bạn phải đóng hết các Workspace và Project có sẵn . Chọn File / close Workspake. Sau đó bạn vào

Hình 32: Đóng Workspace có sẵn

Hình 33: Đóng tất cả Editor Tabs

Để tạo một Project ta chọn Project / Create New Project. Hộp thoại xuất hiện:

Hình 34: Cửa sổ tạo project mới

Kiểm tra Tool chain chọn MSP430 sau đó lick OK. Một cửa sổ mới hiện ra bạn đặt tên File rồi Save để hoàn thành các bước tạo một Project mới. Bạn nên tạo sẵn một thư mục mới trong ổ đĩa cứng để lưu những Project của mình.

Hình 35: Cửa sổ Save chương trình

Project sẽ xuất hiện trong vùng làm việc .

Hình 36: Cửa sổ vùng làm việc

Bạn phải Save vùng làm việc một lần nữa. Chọn File / Save Workspace, một hộp thoại xuất hiện yêu cầu bạn chọn nơi lưu vùng làm việc. Bạn nên chọn Save vào cùng thư mục với Project đã tạo.

Bạn đã tạo một Workspace, bạn có thể tạo nhiều Project khác nhau trong cùng một vùng làm việc. Như vậy bạn đã tạo thành công một Project mới, bạn có thể bắt đầu lập trình trong vùng soạn thảo.

Hình 38: Cửa sổ soạn thảo

2.2.2.3.3 Thiết lập các thông số cho Project:

Để thiết lập các thông số cho Project bạn Click Baitap1-Debug trên cửa sổ Workspace sau đó vào Project / Options .

Tùy chọn Target trong category General Options được hiển thị . Cửa sổ Device cho chúng ta chọn loại chip cần lập trình , bạn hãy chọn MSP 430F2274.

Chọn C/C++Compiler trong Category để hiển thị trang tùy chọn biên dịch, chọn ngôn ngữ lập trình C .

Hình 40: Setting compiler options

Chọn Debugger trong Category. Trong cửa sổ Driver chọn FET Debugger

để chọn tính năng gỡ lỗi và nạp xuống cho vi điều khiển sau đó click OK.

2.2.2.3.4 Biên dịch và kiểm tra:

Sau khi đã soạn thảo chương trình bước tiếp theo là biên dịch và kiểm tra lỗi. Để biên dịch chương trình bạn chọn Project / Compile, chương trình biên dịch thành công sẽ hiện lên cửa sổ như sau:

Hình 45: Biên dịch và kiểm tra thành công

Để nạp chương trình cho vi điều khiển Bạn chọn Project / Debug, sau khi đã nạp thành công bạn chọn Debug / Go. Cửa sổ này chỉ hiện ra khi bạn đã nạp thành công, bạn có thể tạm dừng hoặc thoát bằng tác lệnh Break và Stop Debugging.

2.2.2.3.5 Thêm Project vào Workspace:

Như đã giới thiệu ở trên bạn có thể tạo nhiều project trong cùng một Workspace hoặc add các project đã có sẵn trong thư viện vào vùng làm việc của bạn. Bạn có thể sử dụng các ngôn ngữ lập trình khác nhau cho các project trong