CC3200Wi-Fi微控制器原理與實(shí)踐：基于MiCO物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)

第1章　物聯(lián)網(wǎng)及無(wú)線技術(shù)概述……………………………………………………… 1
1．1　物聯(lián)網(wǎng)概述…………………………………………………………………… 1
1．1．1　“物”的關(guān)鍵……………………………………………………………… 2
1．1．2　物聯(lián)網(wǎng)成員……………………………………………………………… 4
1．2　物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線技術(shù)……………………………………………………………… 5
1．2．1　全球無(wú)線頻段的劃分…………………………………………………… 5
1．2．2　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和規(guī)模大小……………………………………………… 6
1．2．3　常見(jiàn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議…………………………………………………… 8
1．2．4　各種無(wú)線技術(shù)的比較…………………………………………………… 12
1．2．5　嵌入式WiGFi介紹……………………………………………………… 12
第2章　CC3200器件特性………………………………………………………… 20
2．1　器件綜述……………………………………………………………………… 20
2．1．1　特　點(diǎn)…………………………………………………………………… 21
2．1．2　架構(gòu)總覽………………………………………………………………… 23
2．1．3　CC3200安全加密……………………………………………………… 25
2．2　存儲(chǔ)器………………………………………………………………………… 26
2．2．1　外部存儲(chǔ)器……………………………………………………………… 26
2．2．2　內(nèi)部存儲(chǔ)器……………………………………………………………… 27
2．3　引導(dǎo)模式……………………………………………………………………… 29
2．3．1　調(diào)用序列/引導(dǎo)模式選擇……………………………………………… 30
2．3．2　啟動(dòng)模式列表…………………………………………………………… 31
2．4　CC3200引腳配置與功能…………………………………………………… 31
2．4．1　引腳屬性和引腳復(fù)用…………………………………………………… 32
2．4．2　模擬數(shù)字復(fù)用引腳的驅(qū)動(dòng)電流和默認(rèn)狀態(tài)…………………………… 46
2．4．3　在芯片上電后復(fù)位釋放前的引腳狀態(tài)………………………………… 46
2．5　典型應(yīng)用電路………………………………………………………………… 49
2．5．1　典型用途———CC3200寬電壓模式…………………………………… 49
2．5．2　典型用途———CC3200預(yù)穩(wěn)壓1．85V 模式………………………… 52
2．6　電氣特性……………………………………………………………………… 54
2．6．1　絕對(duì)最大額定值………………………………………………………… 55
2．6．2　處理率…………………………………………………………………… 55
2．6．3　推薦工作環(huán)境…………………………………………………………… 55
2．6．4　電氣特性………………………………………………………………… 56
2．6．5　WLAN 接收特性……………………………………………………… 58
2．6．6　WLAN 發(fā)送特性……………………………………………………… 58
2．6．7　電流消耗………………………………………………………………… 59
2．6．8　定時(shí)和開(kāi)關(guān)特性………………………………………………………… 62
第3章　CC3200系統(tǒng)結(jié)構(gòu)………………………………………………………… 77
3．1　芯片結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………… 77
3．1．1　處理器框圖……………………………………………………………… 78
3．1．2　系統(tǒng)接口………………………………………………………………… 78
3．1．3　內(nèi)置調(diào)試功能…………………………………………………………… 79
3．1．4　芯片主要組件…………………………………………………………… 80
3．2　CortexGM4內(nèi)核說(shuō)明………………………………………………………… 81
3．2．1　編程模型………………………………………………………………… 82
3．2．2　寄存器描述……………………………………………………………… 83
3．2．3　內(nèi)存模式………………………………………………………………… 87
3．2．4　異常模式………………………………………………………………… 90
3．2．5　故障處理………………………………………………………………… 98
3．2．6　電源管理……………………………………………………………… 100
3．2．7　指令集摘要…………………………………………………………… 101
3．3　電源、復(fù)位和時(shí)鐘管理(CRPM)…………………………………………… 107
3．3．1　電源管理子系統(tǒng)……………………………………………………… 109
3．3．2　低功耗工作模式……………………………………………………… 111
3．3．3　電源管理控制結(jié)構(gòu)…………………………………………………… 115
3．3．4　電源、復(fù)位、時(shí)鐘管理編程接口(PRCM APIs)……………………… 117
第4章　CC3200基本外設(shè)………………………………………………………… 126
4．1　GPIO ……………………………………………………………………… 126
4．1．1　功能概述……………………………………………………………… 127
4．1．2　中斷控制……………………………………………………………… 128
4．1．3　初始化與配置………………………………………………………… 129
4．2　通用定時(shí)器………………………………………………………………… 130
4．2．1　結(jié)構(gòu)框圖……………………………………………………………… 131
4．2．2　功能描述……………………………………………………………… 132
4．2．3　初始化與配置………………………………………………………… 140
4．3　看門狗定時(shí)器……………………………………………………………… 143
4．3．1　功能描述……………………………………………………………… 143
4．3．2　初始化與配置………………………………………………………… 145
4．3．3　看門狗的使用注意事項(xiàng)……………………………………………… 145
4．4　模/數(shù)轉(zhuǎn)換器………………………………………………………………… 147
4．4．1　主要特性……………………………………………………………… 147
4．4．2　初始化與配置………………………………………………………… 149
4．4．3　與ADC操作有關(guān)的外設(shè)驅(qū)動(dòng)庫(kù)函數(shù)……………………………… 149
4．5　DMA ……………………………………………………………………… 155
第5章　CC3200通信外設(shè)………………………………………………………… 166
5．1　串行異步通信(UART)…………………………………………………… 166
5．1．1　結(jié)構(gòu)框圖……………………………………………………………… 167
5．1．2　功能描述……………………………………………………………… 167
5．1．3　初始化與配置………………………………………………………… 172
5．2　SPI(串行外設(shè)接口) ……………………………………………………… 173
5．2．1　結(jié)構(gòu)框圖……………………………………………………………… 174
5．2．2　功能描述……………………………………………………………… 175
5．2．3　初始化與配置………………………………………………………… 190
5．2．4　訪問(wèn)數(shù)據(jù)寄存器……………………………………………………… 192
5．2．5　初始化模塊…………………………………………………………… 193
5．3　I2C接口…………………………………………………………………… 197
5．3．1　結(jié)構(gòu)框圖……………………………………………………………… 198
5．3．2　功能描述……………………………………………………………… 198
5．3．3　初始化與配置………………………………………………………… 212
5．4　I2S ………………………………………………………………………… 213
5．4．1　功能描述……………………………………………………………… 213
5．4．2　初始化與配置………………………………………………………… 216
5．4．3　與I2S配置有關(guān)的驅(qū)動(dòng)庫(kù)…………………………………………… 217
5．5　SD主機(jī)接口………………………………………………………………… 226
5．5．1　結(jié)構(gòu)框圖……………………………………………………………… 227
5．5．2　使用外設(shè)接口函數(shù)進(jìn)行初始化與配置……………………………… 228
5．5．3　性能與測(cè)試…………………………………………………………… 234
5．5．4　外設(shè)庫(kù)APIs ………………………………………………………… 235
5．6　并行相機(jī)模塊接口………………………………………………………… 239
5．6．1　功能描述……………………………………………………………… 240
5．6．2　編程模式……………………………………………………………… 245
5．6．3　中斷處理……………………………………………………………… 246
5．6．4　外設(shè)庫(kù)函數(shù)(API) …………………………………………………… 246
第6章　SimpleLink子系統(tǒng)……………………………………………………… 251
6．1　SimpleLink概述…………………………………………………………… 251
6．1．1　主機(jī)驅(qū)動(dòng)SW 概念…………………………………………………… 253
6．1．2　常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)和參考……………………………………………………… 254
6．2　一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用……………………………………………………… 255
6．2．1　總　述………………………………………………………………… 255
6．2．2　基本示例代碼………………………………………………………… 256
6．3　SimpleLinkAPI …………………………………………………………… 260
6．3．1　設(shè)　備………………………………………………………………… 261
6．3．2　WLAN ………………………………………………………………… 264
6．3．3　Socket ………………………………………………………………… 268
6．3．4　NetApp ……………………………………………………………… 270
6．3．5　NetCfg ………………………………………………………………… 272
6．3．6　FileSystem …………………………………………………………… 274
第7章　MiCO 系統(tǒng)………………………………………………………………… 275
7．1　RTOS基礎(chǔ)………………………………………………………………… 275
7．1．1　使用RTOS的優(yōu)勢(shì)…………………………………………………… 276
7．1．2　常見(jiàn)的RTOS ………………………………………………………… 277
7．2　FreeRTOS簡(jiǎn)介…………………………………………………………… 278
7．2．1　FreeRTOS的體系結(jié)構(gòu)……………………………………………… 278
7．2．2　FreeRTOS系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度機(jī)制…………………………………… 279
7．2．3　FreeRTOS系統(tǒng)的任務(wù)管理機(jī)制…………………………………… 280
7．2．4　FreeRTOS任務(wù)通信與同步機(jī)制…………………………………… 281
7．3　MiCO系統(tǒng)介紹…………………………………………………………… 281
7．4　MiCO在CC3200上的結(jié)構(gòu)……………………………………………… 284
7．5　MiCO系統(tǒng)API分層……………………………………………………… 286
7．5．1　MiCO核心API ……………………………………………………… 287
7．5．2　硬件抽象層API ……………………………………………………… 287
7．6　常用MiCO系統(tǒng)API描述………………………………………………… 288
7．6．1　線　程………………………………………………………………… 288
7．6．2　信號(hào)量………………………………………………………………… 289
7．6．3　互斥量………………………………………………………………… 290
7．6．4　隊(duì)　列………………………………………………………………… 291
7．6．5　定時(shí)器………………………………………………………………… 292
7．7　MiCO系統(tǒng)在CC3200上的移植………………………………………… 292
7．7．1　RTOS部分的移植…………………………………………………… 293
7．7．2　Socket部分的移植…………………………………………………… 295
7．7．3　WLAN 部分的移植…………………………………………………… 297
7．7．4　系統(tǒng)控制部分的移植………………………………………………… 300
7．8　云平臺(tái)、MiCO系統(tǒng)與FogCloud ………………………………………… 301
7．8．1　FogCloud簡(jiǎn)介………………………………………………………… 301
7．8．2　MQTT協(xié)議簡(jiǎn)介……………………………………………………… 302
7．8．3　FogCloud工作流程與實(shí)例…………………………………………… 303
第8章　開(kāi)發(fā)環(huán)境…………………………………………………………………… 307
8．1　開(kāi)發(fā)流程簡(jiǎn)介……………………………………………………………… 307
8．1．1　硬件需求……………………………………………………………… 307
8．1．2　軟件需求……………………………………………………………… 307
8．2　IAR開(kāi)發(fā)環(huán)境……………………………………………………………… 312
8．2．1　如何進(jìn)入某個(gè)工程的調(diào)試模式……………………………………… 312
8．2．2　如何調(diào)試工程………………………………………………………… 314
8．3　CCS6．0開(kāi)發(fā)環(huán)境………………………………………………………… 317
8．3．1　下載和安裝CCS6．0開(kāi)發(fā)環(huán)境……………………………………… 317
8．3．2　配置CCS6．0開(kāi)發(fā)環(huán)境……………………………………………… 317
8．3．3　CCS6．0開(kāi)發(fā)環(huán)境下TIGRTOS的使用……………………………… 321
8．4　CC3200LaunchPad硬件使用…………………………………………… 329
8．4．1　CC3200LaunchPad概述…………………………………………… 329
8．4．2　CC3200LaunchPad功能簡(jiǎn)述……………………………………… 330
8．4．3　CC3200LaunchPad硬件電路功能框圖…………………………… 330
8．4．4　CC3200LaunchPad擴(kuò)展引腳……………………………………… 331
8．4．5　跳線帽設(shè)置…………………………………………………………… 331
8．4．6　電源供電設(shè)置………………………………………………………… 332
8．4．7　UART接口跳線帽設(shè)置……………………………………………… 333
8．4．8　工作模式選擇………………………………………………………… 333
8．4．9　按鍵和LED燈………………………………………………………… 333
第9章　CC3200的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用…………………………………………………… 334
9．1　MiCOKit 3200開(kāi)發(fā)套件………………………………………………… 334
9．2　MiCOKit 3200硬件結(jié)構(gòu)與電路………………………………………… 336
9．2．1　MiCOKit 3200主板單元…………………………………………… 336
9．2．2　MiCOKit 3200外擴(kuò)模塊…………………………………………… 340
9．3　MiCOKit手機(jī)APP ……………………………………………………… 347
9．3．1　下載、安裝手機(jī)APP ………………………………………………… 347
9．3．2　注冊(cè)開(kāi)發(fā)者賬號(hào)……………………………………………………… 347
9．3．3　開(kāi)發(fā)板配置…………………………………………………………… 348
9．3．4　控制設(shè)備……………………………………………………………… 350
9．3．5　設(shè)備分享……………………………………………………………… 351
9．3．6　設(shè)備重置……………………………………………………………… 352
9．4　MiCOKit設(shè)備端軟件結(jié)構(gòu)………………………………………………… 353
9．4．1　MiCOKit設(shè)備端軟件分層…………………………………………… 353
9．4．2　MiCOKit設(shè)備端軟件開(kāi)發(fā)方法……………………………………… 354
9．4．3　MiCOKitAppFramework簡(jiǎn)介……………………………………… 356
9．5　MiCOKit云端接入?yún)f(xié)議…………………………………………………… 357
9．5．1　設(shè)備描述……………………………………………………………… 358
9．5．2　數(shù)據(jù)流………………………………………………………………… 359
9．5．3　異常處理……………………………………………………………… 360
9．5．4　UUID ………………………………………………………………… 361
9．5．5　內(nèi)部ID(iid)…………………………………………………………… 363
9．5．6　消息體數(shù)據(jù)格式……………………………………………………… 364
9．5．7　CC3200MiCOKit簡(jiǎn)易實(shí)例………………………………………… 365
9．6　基于CC3200的低功耗報(bào)警器…………………………………………… 367
9．6．1　報(bào)警系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)………………………………………………… 368
9．6．2　報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)………………………………………………… 368
9．6．3　云服務(wù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)……………………………………………… 379
9．6．4　監(jiān)控APP的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)……………………………………………… 381
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………… 384