GAINS 軟件使用說明

GAINS 節(jié)點軟件使用說明本節(jié)主要介紹了GAINS節(jié)點的預(yù)裝程序、基本的編譯和調(diào)度平臺以及節(jié)點程序的燒錄過程，用戶可以很快了解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實用及應(yīng)用平臺。一、預(yù)裝程序介紹GAINS節(jié)點附帶提供了一個應(yīng)用實例，可以組建一個小型的單跳監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。其中有一個節(jié)點為sink節(jié)點，負責從射頻接收數(shù)據(jù)包并發(fā)往串口。其他節(jié)點為光強度數(shù)據(jù)采集節(jié)點，對光強度進行監(jiān)測并將數(shù)據(jù)發(fā)往sink節(jié)點。步驟如下：依次打開所有節(jié)點的電源。確保節(jié)點之間能相互通信(視距不超過300m)；1）各個數(shù)據(jù)采集節(jié)點每隔1秒黃燈閃爍，表示節(jié)點已經(jīng)將采集的光強度數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包發(fā)送出去；當光強度較大時節(jié)點紅燈亮，綠燈滅；當光強度較小時節(jié)點紅燈滅，綠燈亮。在強光環(huán)境下可以遮住傳感器板上的光傳感器，此時節(jié)點上的LED應(yīng)該轉(zhuǎn)為紅燈滅綠燈亮；2）sink節(jié)點沒有從射頻接收到數(shù)據(jù)包時只有紅燈亮，從射頻成功接收到數(shù)據(jù)包時黃燈閃爍，往串口發(fā)送成功一個數(shù)據(jù)包時綠燈閃爍；3）關(guān)閉sink節(jié)點，并用串口線將該節(jié)點連接到PC的串口；打開后臺程序，打開sink節(jié)點電源；4）PC上面的后臺程序負責從串口讀取數(shù)據(jù)包并進行解析、曲線繪制等。后臺顯示的節(jié)點拓樸顯示如圖1所示。Base Station表示sink節(jié)點,5.6.7表示光傳感數(shù)據(jù)采集節(jié)點.紅線表示兩個節(jié)點之間有數(shù)據(jù)包傳輸.圖 1 網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)顯示節(jié)點傳感數(shù)據(jù)顯示如圖 2所示。三個節(jié)點的傳感數(shù)據(jù)曲線實時地在表格中繪制出來。圖 2 實時傳感數(shù)據(jù)曲線二、節(jié)點程序編譯和調(diào)試采用C語言開發(fā)GAINS節(jié)點程序，采用AVR-GCC編譯生成目標文件和最終的可執(zhí)行文件(*.hex)，采用的集成開發(fā)環(huán)境為WinAVR。WinAVR為免費軟件，安裝程序可以到網(wǎng)上下載。用戶利用WinAVR程序包，可以自動生成make file，免去編寫make file的煩惱。下面以一個小程序為例，就如何利用WinAVR編寫源程序以及編譯生成可執(zhí)行文件等步驟進行簡要說明。1. 安裝WinAVR程序包2. 運行Programmers Notepad，建立一個名為blink的新工程，用于組織源代碼文件，如下圖所示：圖 3 WinAVR工程建立3. 為工程加入源程序文件，并編寫源程序，如下圖所示：圖 4 代碼編輯和管理4. 運行MFile程序，生成makefile，并加入到blink工程中。生成makefile時，選擇MCU類型為atmega128，輸出文件格式選為ihex。將makefile另存到blink工程所在的目錄，并將makefile加入到工程中。（菜單中還有些選項可以設(shè)置編譯優(yōu)化級別、調(diào)試文件格式等，可以生成*.cof格式的調(diào)試文件，在avrstudio中進行調(diào)試）圖 5 Makefile的生成5. 在makefile中加入源文件名，用于編譯生成目標文件和可執(zhí)行文件。如下圖所示：圖 6 編譯源程序6. 在Programmers Notepad中編譯，選擇Tools菜單中的Make All選項即可編譯blink工程的所有源文件，如果沒有編譯錯誤，將在工程目錄下生成main.hex文件，此文件為最終下載到GAINS節(jié)點的可執(zhí)行文件。工程目錄下生成的main.cof文件可以在avrstudio中進行調(diào)試，在PC機上測試程序功能的正確性。7. 運行avrstudio，彈出如下圖 7所示對話框，點右上方open，選擇blink工程目錄下的main.cof文件打開，彈出如下 圖 8所示對話框，調(diào)試平臺選擇avr simulator可以在PC上進行軟件仿真，選擇JTAG ICE可以在節(jié)點上進行在線調(diào)試，關(guān)于JTAG和節(jié)點的連接請參考2.3節(jié)。對應(yīng)的Device選擇Atmega128。具體關(guān)于調(diào)試工具的使用可以參看avrstudio的幫助文檔。 圖 7 打開調(diào)試文件 圖 8 選擇調(diào)試環(huán)境三、節(jié)點程序燒錄GAINS （Global Actable Intelligent Networks）是一款由中科院計算所研究開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，目前節(jié)點的MCU采用的是ATMEL公司的Atmega128處理器，調(diào)試和下載平臺為AVR Studio4，用戶可到ATMEL公司網(wǎng)站下載或者其他地方下載，推薦使用4.07版本（下面是假定用戶已經(jīng)生成了應(yīng)用程序的可執(zhí)行文件(*.hex)，將可執(zhí)行文件下載到Atmega128的Flash ROM的詳細步驟。建議用戶在使用JTAG程序燒寫器前參看JTAG使用說明書（本文附件）。步驟1. 在啟動AVR Studio4.07之前，將JTAG仿真器與PC機串口連接起來（在將JTAG數(shù)據(jù)電纜連接到目標板時，請確定信號線的方向正確）；2. 將仿真器的數(shù)據(jù)電纜連接到目標板的JTAG接口（目標板的J5）； 3. 在確認PC和JTAG ICE以及目標板正確連接后，按下列順序依次接通電源的操作：打開目標板電源，即SW1撥至“ON”處，然后接通JTAG電源，JTAG仿真器上的綠黃兩燈同時亮表示連接成功，如果有任意一燈不亮，請重復(fù)上面步驟，直到連接成功；4. 注：除此以外的上電操作順序可能導致AVR Studio和JTAG ICE之間的通信不正常；5. 在PC機上打開AVR Studio 4，如下圖 9：圖 9 圖 106. 點擊“ToolsSTK500/AVRISP/JTAG ICE”，在下級菜單中選“STK500/AVRISP/JTAG ICE”，如Error! Reference source not found.所示，即打開STK500對話框，（直接點擊工具攔上的按鈕也可以實現(xiàn)相同的操作）。如 圖 10所示。在這里進行燒錄前的選項設(shè)置。需要設(shè)置的項有：A） 在Program標簽下Device框內(nèi)，在下拉列表中選取目標板上所用的MCU型號（這里選Atmega 128）；Programming Mode 框內(nèi)，選中ISP和Erase Device Before兩項；Flash框內(nèi)是用來進行燒寫操作的，因為這里采用對片上Flash編程，所以只需要在本欄內(nèi)打開要燒寫的程序，單擊Program，即開始程序的燒錄；如果不需要預(yù)存任何用戶數(shù)據(jù)，EEPROM欄是不需要設(shè)置的；最下面是信息提示欄，當監(jiān)控軟件AVR Studio不能成功檢測到目標節(jié)點時，說明連線有誤，應(yīng)該重復(fù)上面1、2、3步驟進行重新連接；圖 11B）在Fuses標簽下這里進行MCU熔絲位的設(shè)置，請按照圖 12所示將第3、4、5、11、13以及倒數(shù)第六項選中，然后單擊Program進行熔絲位激活；（程序燒錄前應(yīng)該完成本步驟）；圖 12 圖 13C）Advanced標簽在這里可能用到的設(shè)置是COM Port Settings欄內(nèi)的Baud設(shè)置，即波特率設(shè)置，建議用戶根據(jù)不同的環(huán)境采用合適的波特率，以便燒寫穩(wěn)定；請參照 圖 13。D）對于LockBits、Board、Auto項都不需要設(shè)置；6、當完成上面的設(shè)置后，請回到Program標簽下，在Flash欄內(nèi)選擇要燒寫的程序，單擊Program即可；3