Wireless Sensor Networks PRACTICAL TRAINING WITH - PDF document

WIRELESS ¡SENSOR ¡NETWORKS ¡ 16.3.2015 ¡ ¡ ¡ ¡ Wireless ¡Sensor ¡Networks ¡ PRACTICAL ¡TRAINING ¡WITH ¡CC430F6137 ¡ OTH ¡Regensburg ¡| ¡E-­‑lab ¡ MATTHIAS ¡WAGNER ¡ ¡| ¡ALBERT ¡MARTINEZ ¡ PROF. ¡DR. ¡MARTIN ¡SCHUBERT ¡ ¡ ¡

MATTHIAS ¡WAGNER/ ¡ ¡ WIRELESS ¡SENSOR ¡NETWORKS ¡ ALBERT ¡MARTINEZ ¡ Contents 1 ¡ Introduction to CC430 target board 4 ¡ ................................................................ 2 ¡ Introduction to MSP430 ................................................................................. 6 ¡ 2.1 ¡ Clocks 7 ¡ ...................................................................................................... 2.2 ¡ General Purpose Input Output (GPIO) .................................................... 9 ¡ 2.3 ¡ Interrupts ................................................................................................ 10 ¡ 2.4 ¡ Flash ...................................................................................................... 11 ¡ 2.5 ¡ Low Power Modes ................................................................................. 12 ¡ 2.6 ¡ Timers 13 ¡ .................................................................................................... 2.7 ¡ ADC ....................................................................................................... 15 ¡ 2.8 ¡ UART 17 ¡ ..................................................................................................... 2.9 ¡ SPI 18 ¡ ......................................................................................................... 3 ¡ SimpliciTi 20 ¡ ...................................................................................................... 3.1 ¡ Data Link/Physical layer ........................................................................ 21 ¡ 3.1.1 ¡ Board Support Package (BSP) 22 ¡ ........................................................ BSP basic API ......................................................................................... 22 ¡ 3.1.2 ¡ Minimal RF Interface (MRFI) ........................................................... 23 ¡ MRFI basic API ....................................................................................... 23 ¡ RF Transmission Frequencies ................................................................ 26 ¡ 28 ¡ RF Power settings ................................................................................... 3.1.3 ¡ Cyclic Redundancy Check (CRC) ................................................... 29 ¡ 3.1.4 ¡ Received Signal Strength Indicator (RSSI) ..................................... 30 ¡ 3.2 ¡ Network .................................................................................................. 31 ¡ 3.2.1 ¡ Frame Structure .............................................................................. 32 ¡ 3.2.2 ¡ SMPL API ........................................................................................ 33 ¡ 3.2.3 ¡ Configuration Files .......................................................................... 42 ¡ 3.3 ¡ Application ............................................................................................. 44 ¡ 4 ¡ Bibliography ................................................................................................. 46 ¡ 1

MATTHIAS ¡WAGNER/ ¡ ¡ WIRELESS ¡SENSOR ¡NETWORKS ¡ ALBERT ¡MARTINEZ ¡ List of Figures 4 ¡ Figure 1- CC430 target board .............................................................................. 6 ¡ Figure 2 - Block Diagram ..................................................................................... 8 ¡ Figure 3 - UCS Block Diagram ............................................................................ Figure 4 - Flash memory segmentation ............................................................. 12 ¡ 14 ¡ Figure 5 - Timer Up mode ................................................................................. Figure 6 - Timer Continuous mode ................................................................... 14 ¡ Figure 7 - Timer Up/Down mode ....................................................................... 14 ¡ 17 ¡ Figure 8 - UART communication ....................................................................... 19 ¡ Figure 9 - SPI communication ........................................................................... Figure 10 – Peer to peer topology ¡ Figure 11 - Star topology ... 20 ¡ Figure 12 - SimpliciTI layers .............................................................................. 21 ¡ 28 ¡ Figure 13 PTABLE ASK .................................................................................... 2

MATTHIAS ¡WAGNER/ ¡ ¡ WIRELESS ¡SENSOR ¡NETWORKS ¡ ALBERT ¡MARTINEZ ¡ List of tables 9 ¡ Table 1 - Port number correlation ........................................................................ 18 ¡ Table 2 - UART bits ........................................................................................... 18 ¡ Table 3 - Baud rates .......................................................................................... Table 4 - SPI Signals ......................................................................................... 18 ¡ 22 ¡ Table 5 - Delay function parameters ................................................................. Table 6 - MRFI transmit function parameters .................................................... 23 ¡ Table 7- MRFI transmit function returns ............................................................ 24 ¡ 24 ¡ Table 8 - MRFI receive function parameters ..................................................... 25 ¡ Table 9 - MRFI RSSI function return ................................................................ Table 10 - MRFI randombyte function return ..................................................... 25 ¡ Table 11 - MRFI delayusec function parameter ................................................ 25 ¡ 25 ¡ Table 12 - MRFI - get radio state function return ............................................... Table 13 - MRFI write Reg function parameters ................................................ 26 ¡ Table 14 - FREQ register .................................................................................. 26 ¡ 27 ¡ Table 15 - CHANSPC_E register ...................................................................... 27 ¡ Table 16 - CHANSPC_M register ...................................................................... Table 17 - CHAN register .................................................................................. 27 ¡ 27 ¡ Table 18 - Frequencies channels ...................................................................... 28 ¡ Table 19 - power transmission table .................................................................. Table 20 - CRC Register ................................................................................... 29 ¡ 32 ¡ Table 21 - SimplciTI frame ................................................................................ 32 ¡ Table 22 - Frame description ............................................................................. Table 23 - Status of communication .................................................................. 34 ¡ Table 24 - Run time objects ............................................................................... 40 ¡ 42 ¡ Table 25 - Network configurations ..................................................................... Table 26 - Specific device Configurations ......................................................... 43 ¡ Table 27 - Application ports ............................................................................... 44 ¡ 45 ¡ Table 28 - Application reserved ports ................................................................ 3

MATTHIAS ¡WAGNER/ ¡ ¡ WIRELESS ¡SENSOR ¡NETWORKS ¡ ALBERT ¡MARTINEZ ¡ 1 Introduction to CC430 target board The WSN-target boards are created out of Texas Instruments Chronos Watch, which is a development kit for wireless sensor communication. The WSN-target board is based on a CC430F6137 SoC. It integrates a MSP430 microcontroller and a CC1101 Radio module with AES-128 encryption technology. This development kit also provides a debugger in order to program the microcontroller. For programming the device, TI provides an IDE (integrated development environment) which is the CCS (Code composer Studio) 1 . (It’s also possible to use IAR 2 or the GCC compiler 3 ) Figure 1- CC430 target board In this practical training you will use: § 2 FET (Flash emulation tool) Debuggers § 1 WSN-target board on a training adapter § 1 WSN-target board (with battery holder) As this is a development tool thought to learn wireless communication mechanisms every group is provided with 2 boards. Every board can act as a receiver and transmitter. 1 CCS: http://www.ti.com/tool/ccstudio 2 IAR: https://www.iar.com/iar-embedded-workbench/ 2 IAR: https://www.iar.com/iar-embedded-workbench/ 3 GCC: http://www.ti.com/tool/msp430-gcc-opensource 4