基于MC13213的单芯片ZigBee平台的物理层协议研究与实现(2)

来源：电子技术应用　作者：吴瑾潘启勇王宜怀　责任编辑：admin　发表时间:2018-11-02 11:40　

核心提示：2.1 Modem与MCU的交互方式 Modem可以通过SPI接口、IRQ中断请求以及几个状态和控制信号与主控MCU实现交互，如图2所示。 SPI命令通道是Modem与MCU之间的主要交互方式，使用标准的4线SPI进行通信。MCU通过SPI命令结构

2.1 Modem与MCU的交互方式

Modem可以通过SPI接口、IRQ中断请求以及几个状态和控制信号与主控MCU实现交互，如图2所示。

SPI命令通道是Modem与MCU之间的主要交互方式，使用标准的4线SPI进行通信。MCU通过SPI命令结构可以读/写Modem的寄存器内容、设置Modem的初始化参数、读取Modem的状态和控制信息。IRQ中断为Modem提供了一种通知MCU有关Modem内部所发生事件的方法，这样就免除了MCU一直轮询Modem，降低了MCU的运行开销。ATTN用来把Modem从低功耗模式唤醒，RXTXEN用来允许Modem的发送、接收和CCA等操作。GPIO1引脚反映了Modem收发机是否忙，GPIO2引脚可以反映所接收数据包的循环冗余校验CRC(Cyclical Redundancy Check)是否有效或者反映CCA的结果[6]。

2.2 Modem的SPI事务操作

SPI事务是在标准SPI协议基础上实现的一个扩展SPI协议。由于Modem中的寄存器和RAM大小都配置为16 bit即一个字(word)的宽度，所以它规定了每次SPI事务过程必须由1 B的头(header)和2×N B的载荷(payload)组成，每个字节对应一个SPI脉冲(SPI burst)，其中1≤N≤64，且为整数，代表每个SPI事务中所包含的字(word)数，当N=1时，称为SPI单次事务(SPI singular transaction)；其他情况称为SPI循环事务(SPI recursive transaction)。header的最高位为R/W位，表示操作类型是读还是写；header的低6位是寄存器地址，表示了SPI操作的64个可能的寄存器地址(注意，有一部分寄存器没有实现)。

2.3 Modem的数据传输模式

Modem定义了两种数据传输模式：Stream模式和Packet模式。在Stream模式中，数据的发送和接收是逐字(word-by-word)处理的。而在Packet模式中，发送时，发送方先将待发送数据缓存在Modem的发送缓冲区(TX RAM)中，然后再发送；接收时，接收方先在接收缓冲区(RX RAM)中缓存收到的整个数据包，然后再通知MCU来读取。虽然Packet模式下数据的接收有稍许延迟，但其降低了对MCU的资源要求[7]，在本协议栈实现过程中使用这种数据传输模式。

3、物理层构件设计

基于MC13213单芯片的ZigBee平台实现物理层协议构件程序的设计，首先必须编写底层硬件驱动程序，然后设置Modem的运行方式，再进行数据包收发程序的设计等。

3.1 底层硬件驱动程序的实现

硬件驱动程序介于底层硬件和ZigBee协议栈之间，可以使得运行于硬件之上的ZigBee协议栈更易于维护和移植。其中芯片初始化程序对MCU的一些硬件模块进行正确的配置，以保证MCU可以正常工作。这里所做的主要配置包括：关闭看门狗，设置内部时钟模块的校准(trim)值，配置MCU的时钟模块等。

初始化完成后会涉及到SPI循环事务的实现，下面以Packet模式下发送和接收3 B数据的完整过程来描述对Modem RX/TX RAM的SPI循环读写操作，如图3所示。其中，RX/TX RAM的长度为128 B。图中假定MCU均是以字节数组的形式来保存待发送或接收到的数据。

从图3可以看出，读/写RAM时的SPI通信是最高有效位优先(MSB-first)的，而在无线发送/接收过程中是最低有效位优先LSB-first(Least Significant Bit first)的，但在编写SPI循环读写操作时并不需要考虑上述两种顺序，也并不会导致接收方在接收发送方的数据时产生比特位顺序的改变。(责任编辑：admin)

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