实验五：传感器数据收发实验

一句话理解

这不是"照着步骤做一遍"的实验，而是一次设计型训练：工程里有一套能跑通的基线代码，你的任务是 ① 读懂它　② 改造它　③ 验证你的改造——代码要自己看、自己改、自己测，具体怎么改成什么样，由你设计。

项目	内容
实验名称	传感器数据收发（设计与实现）
建议学时	90 分钟
分组	2 人一组
实验类型	设计型
实验板	CC2530 实验板 2 块（1 块协调器，1 块传感器节点）

⚠️ 本实验不是"照着步骤做一遍"

工程里有一套能跑通的基线代码。你的任务是三件事：

① 读懂它　② 改造它　③ 验证你的改造

代码要自己看、自己改、自己测。 每个任务都给了"改哪里"的提示和"怎么算通过"的验收标准，但具体怎么改、改成什么样，由你设计。

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一、实验目的

1. 读懂 ZCL 属性上报的完整实现链路：采样 → 更新属性 → 组装报文 → 无线发送 → 接收解析
2. 能独立定位并修改上报周期、上报条件等关键参数，并说明改动的后果
3. 掌握"改前 / 改后对比"的验证方法：用可观测的现象证明你的改动确实生效了

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二、实验原理（你要读懂的机制）

2.1 谁是发送方，谁是接收方 —— 这是最关键的一点

本实验里两个角色的分工是不对称的：

角色	固件配置	干什么	串口打印什么
传感器节点	RouterEB（或 EndDeviceEB）	采样 → 上报	自己采集到的数值
协调器	CoordinatorEB	接收 → 显示	收到的、别人发来的数值

⚠️ 协调器不会去采样

它没有接传感器，也不会主动去读 —— 它只负责"听"。

这不是巧合，是代码里刻意做的。读代码时请找出：哪些地方用条件编译把"采样/上报"排除在协调器之外？ （提示：Components\hal\common\hal_drivers.c 和 Source\zcl_sampletemperaturesensor.c 各有一处）

2.2 上报的是什么：三个 ZCL 属性

上报的不是"一条自定义消息"，而是 ZCL（ZigBee Cluster Library）属性：

簇（Cluster）	簇 ID	属性	数据来源	单位
Illuminance Measurement	0x0400	MeasuredValue	光敏传感器	ADC 原始值 0~1023
Temperature Measurement	0x0402	MeasuredValue	DHT11	0.01 ℃
Relative Humidity Measurement	0x0405	MeasuredValue	DHT11	0.01 %RH

注意单位：串口上的 2650 不是 2650 ℃，而是 26.50 ℃。

2.3 数据是怎么流动的

   ┌──────────── 传感器节点（RouterEB）────────────┐
   │  周期任务（每 3 秒）：                          │
   │    ① 读光敏 ADC(P0_5)  → 光照值                 │
   │    ② 读 DHT11(P0_4)    → 温度值、湿度值          │
   │    ③ 更新三个 ZCL 属性                          │
   │    ④ 串口打印  ← 发送端看到的                    │
   │    ⑤ 判断"有没有变化" → 有变化才发上报报文        │
   └───────────────────┬───────────────────────────┘
                       │  空口（ZigBee 无线）
                       │  Report Attributes × 3
                       ▼
   ┌──────────── 协调器（CoordinatorEB）───────────┐
   │  收到报文 → 解析 → 串口打印收到的数值            │
   │                     ← 接收端看到的              │
   │            → 同时在 OLED 上显示 Rx Temp:        │
   └───────────────────────────────────────────────┘

2.4 上报机制的三个可调参数（任务改造的入口）

读代码时，把这三件事弄清楚，后面的任务就好做了：

参数	当前值	在哪里	改成什么会影响
多久上报一次	3 秒	zcl_sampletemperaturesensor.h 的 SAMPLETEMPERATURESENSOR_REPORT_PERIOD	报文密度、实时性、功耗
什么样才上报	三个值有任一变化	GetAndReportEx() 里的 changed 标志	空口流量、功耗
发给谁	协调器 0x0000	ReportAttr() 里的 destAddr	数据的去向

2.5 本实验的四个关键约定

约定	值
上报周期	3 秒（SAMPLETEMPERATURESENSOR_REPORT_PERIOD = 3000）
上报条件	数值有变化才发（但串口每周期都打印）
上报目标	协调器，短地址 0x0000
串口参数	38400 / 8 / 1 / 无

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三、代码导读（动手改之前必须读完）

3.1 你要看的文件

工程路径：

TemperatureSensor工程源码分析\TemperatureSensor工程源码分析\Z-Stack 3.0.1\
    Projects\zstack\HomeAutomation\SampleTemperatureSensor\

文件	你要从这里看懂什么
Source\zcl_sampletemperaturesensor.c	主战场：采样、上报、串口打印、接收解析
Source\zcl_sampletemperaturesensor_data.c	属性表：哪些属性可读、可写、可上报
Source\zcl_sampletemperaturesensor.h	端点号、事件位、上报周期宏
Source\OSAL_SampleTemperatureSensor.c	任务表与初始化顺序（了解即可）
Components\hal\target\CC2530EB\HW_DHT11\hal_dht11.h	DHT11 的状态码定义

3.2 五个核心函数（先找到它们，再往下读）

函数	在哪个文件	干什么	对应本实验哪个环节
zclSampleTemperatureSensor_GetAndReportEx()	.c	周期任务：采样 + 更新属性 + 判断变化 + 上报	发送端全流程
zclSampleTemperatureSensor_ReportAll()	.c	决定上报哪几个簇	发送
zclSampleTemperatureSensor_ReportAttr()	.c	组一条上报报文并发送	发送
zclSampleTemperatureSensor_PrintReport()	.c	发送端的串口输出格式	观测
zclSampleTemperatureSensor_PrintRxReport()	.c	协调器端的接收解析与输出	接收

小技巧：在 IAR 里用 Ctrl+Shift+F（全局搜索）搜函数名，能直接跳到定义处。

3.3 代码走查问题（必须书面回答，计入成绩）

带着这些问题去读代码，读不懂就先别改：

1. GetAndReportEx() 里有一个 changed 变量。它什么时候被置为 TRUE？总共几处？最后它是怎么决定"要不要上报"的？
2. ReportAll() 为什么要调用三次 ReportAttr()？一次不行吗？（提示：想想 ZCL 对一条上报报文的限制）
3. ReportAttr() 里 destAddr.addr.shortAddr 被设成了多少？这个地址代表谁？
4. PrintRxReport() 为什么被放在 #ifdef ZCL_REPORT ... #endif 里面？而 PrintReport() 却在 #else 分支里？这个条件编译的边界在哪里？
5. _data.c 的属性表里，温度属性的权限写着 ACCESS_CONTROL_READ | ACCESS_REPORTABLE。ACCESS_REPORTABLE 是干什么的？如果去掉它会怎样？
6. 协调器的采样代码为什么被排除？找出两处条件编译，写出行号。
7. DHT11 读到数据后，为什么代码里写 dat.temp * 100 才赋给属性？
8. 发送端每 3 秒都在串口打印，那接收端是不是每 3 秒也一定收到？为什么？

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四、开发环境与基线验证

4.1 工程与两个配置

板子	IAR 配置	角色
A 板	CoordinatorEB	协调器（接收端）
B 板	RouterEB	传感器节点（发送端）

4.2 编译与烧写

1. IAR 打开 CC2530DB\SampleTemperatureSensor.eww
2. 左上角配置下拉框选 CoordinatorEB → Project → Rebuild All → 连 A 板 → Download and Debug
3. 配置切到 RouterEB → Rebuild All → 连 B 板 → Download
4. 两块板都要擦除 NV

为什么要擦 NV？ 板子里可能残留上次组网的参数（PANID、信道、父节点）。不擦的话，节点会拿着旧参数反复尝试加入一个已经不存在的网络，可能十几分钟都连不上。

擦除方法：IAR Project → Download → Erase memory，或用 TI Flash Programmer 的 Erase。

4.3 上电顺序（顺序错了实验会失败）

① 先只给 A 板（协调器）上电  →  等 10~15 秒，让它把网络建起来
② 再给 B 板（传感器节点）上电  →  等 20~30 秒，让它加入网络

4.4 串口设置

两块板都要接串口（两个窗口并排摆）：

参数	值
波特率	38400
数据位 / 停止位 / 校验位	8 / 1 / 无
流控	无

怎么确定 COM 口？ 拔掉某块板 → 设备管理器"端口"里少了哪个 COM 就是它。 两块板的 COM 号通常不一样，别选错。

4.5 ★ 先验证基线（改代码之前必须做）

在动手改任何代码之前，先把原样的固件跑通，确认你能看到正常现象。

B 板（发送端）应每 3 秒打印：

------ SENSOR REPORT ------
DHT11  : OK
Temp   : 2650  (0.01 C)
Humi   : 6100  (0.01 %RH)
Light  : 512  (ADC 0~1023)
---------------------------

A 板（接收端）应打印：

<<< RX REPORT  src=0x796F  cluster=0x0402
   Temperature = 2650  (0.01 C)
<<< END
<<< RX REPORT  src=0x796F  cluster=0x0405
   Humidity    = 6100  (0.01 %RH)
<<< END
<<< RX REPORT  src=0x796F  cluster=0x0400
   Illuminance = 512  (ADC 0~1023)
<<< END

逐项确认：

检查	期望
B 板 DHT11 :	显示 OK
B 板 Temp / Humi / Light	数值合理（温度 15~35 ℃、湿度 30~90 %RH、光照 0~1023）
A 板是否有输出	有 RX REPORT，且 src 有值
A 板的数值	与 B 板同一时刻的数值完全相等

用环境变化验证数据是真的：

动作	两端都应出现的现象
对着 DHT11 哈气（或靠近热水杯）	Humi 明显上升，Temp 略升
手电筒照光敏电阻	Light 明显下降（注意是下降！）
遮住光敏电阻	Light 明显上升

为什么"越亮读数越小"？ 光敏电阻接在分压电路低侧：光越强 → 阻值越小 → 分压点电压越低 → ADC 越小。这是硬件决定的，不是错误。

把基线数据记入表 1。

⚠️ 基线跑不通就不要改代码 —— 否则出了问题分不清是你的改动还是原来的问题。

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五、实验任务

5.0 任务总览

编号	任务	改动位置
1	修改上报周期	.h 的宏 SAMPLETEMPERATURESENSOR_REPORT_PERIOD
2	改为无条件周期上报	.c 的 GetAndReportEx()

每次改完都要：① Rebuild All ② 重新烧写对应板 ③ 用可观测现象验证 ④ 记录数据。 每次只改一处，改完验证完再改下一处 —— 不要一次改一堆。

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任务 1：修改上报周期

设计要求

把上报周期从 3 秒改成 1 秒，然后再改成 10 秒，观察差异。

改哪里

Source\zcl_sampletemperaturesensor.h 里的宏：

#define SAMPLETEMPERATURESENSOR_REPORT_PERIOD       3000

提示

• 这个宏在 zcl_sampletemperaturesensor.c 里被用作 osal_start_timerEx() 的周期（在 Init() 里启动，在事件循环里重新装载）
• 找到这两个地方，理解"周期任务"是怎么自我重新触发的
• ⚠️ 不要小于 1000 ms：DHT11 本身需要一定的采样间隔，读太快会频繁出错

验收标准

周期	60 秒内 B 板打印次数（理论值）	实测
3000 ms（原值）	约 20 次
1000 ms	约 60 次
10000 ms	约 6 次

回答：周期变短会带来什么代价？（从无线信道占用、功耗、DHT11 读取耗时三个角度说）

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任务 2：改为"无条件周期上报"

设计要求

当前代码是"三个值有任一变化才上报"。请改成"每个周期都上报"。

改哪里

Source\zcl_sampletemperaturesensor.c → zclSampleTemperatureSensor_GetAndReportEx()

该函数末尾现在是这样的逻辑：

  /* 有变化才上报 */
  if (changed)
  {
    zclSampleTemperatureSensor_ReportAll();
  }

提示

• 最简做法是把判断条件直接去掉；但更好的做法是先想清楚：changed 这个变量在整个函数里起了什么作用？去掉它会不会有副作用？
• 想一想：串口打印和无线上报是两条独立的路径吗？改动只影响哪一条？

验收标准

场景	改前	改后
环境稳定（不哈气、光照不变），观察 60 秒	A 板收不到或很少收到	A 板应收到约 20 轮

回答：

• 改完之后，空口报文的数量是增加还是减少？大约增加多少倍？
• 如果这是一块电池供电的节点，你会选哪种策略？为什么？

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六、数据记录表

表 1 基线验证（改代码之前）

序号	发送端 Temp	接收端 Temperature	发送端 Humi	接收端 Humidity	发送端 Light	接收端 Illuminance	src
1
2
3

发送端与接收端数值是否完全一致？ □ 是　□ 否 src = 0x__________　你是如何确认它就是发送端的地址的？ ____________________

表 2 任务 1 —— 上报周期

周期设置	60 秒内 B 板打印次数	60 秒内 A 板收到轮次	是否符合预期
3000 ms（原值）
1000 ms
10000 ms

表 3 任务 2 —— 上报条件

上报条件	稳定环境下 60 秒内 A 板收到轮次	与发送端打印次数之比
有变化才上报（原值）
无条件周期上报（改后）

表 4 环境变化的影响（基线阶段）

动作	变化前 Temp/Humi/Light	变化后 Temp/Humi/Light	变化方向
哈气 / 靠近热水	/ /	/ /
强光照	/ /	/ /
遮光	/ /	/ /

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七、思考题

1. 谁在发送、谁在接收？ 协调器会不会主动去读传感器？为什么这么设计？
2. 为什么一次上报会变成三条报文？ 如果三个属性属于同一个簇，会是几条？
3. Temp : 2650 代表多少摄氏度？ ZCL 为什么用它作为单位，而不是直接传 26？
4. 为什么光越强 Light 反而越小？ 结合分压电路说明。
5. "数值不变就不上报"有什么好处？ 你把它改成无条件上报后，代价是什么？
6. ReportAttr() 里的 destAddr 决定了什么？ 如果网络里有 5 个传感器节点，协调器靠报文的哪个字段区分它们？
7. 串口打印和无线上报是两件独立的事吗？ 用你在任务 1、2 中的实测数据说明。
8. 如果两块板都上电了但协调器一直收不到数据，按可能性从高到低列出你的排查顺序。

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八、常见问题排查

现象	可能原因	处理
编译报错	语法/类型错误	看 IAR 的 Error[...] 信息里的文件名和行号，双击跳过去
编译警告 Pe177: declared but never referenced	你删掉了某个函数的调用，但前置声明还留着	把没用的声明也注释掉，或恢复调用
串口完全没输出	COM 口选错；波特率不对；端口没打开	拔插板子确认 COM；波特率 38400；先"关闭"再"打开"
只有乱码	波特率不对	确认 38400（不是 115200）
发送端 DHT11 : 不是 OK	传感器没接好 / 超量程	换环境再试
发送端正常，接收端一直没有输出	① 传感器没入网 ② 两块板不在同一网络	按 4.3 的顺序上电；两块板都擦 NV 后重来
改了代码但现象没变	忘记 Rebuild All；烧错了板；没擦 NV	重新 Rebuild + 确认烧到正确的那块板
烧完就死机 / 不打印	你的改动导致内存或数组越界	用 Rebuild All 的全部警告逐条排查；先恢复原代码确认基线正常
OLED 一直空白	正常（协调器只在收到温度上报时写一行）	收到上报后应显示 Rx Temp:
板上电没反应	USB 线不能传数据	换一根 USB 线（很多线只充电不传数据）

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九、实验报告要求

1. 实验目的（简写 2~3 条）
2. 实验设备：板子数量、COM 口、固件配置
3. 代码走查答案：第三.3 节的 8 个问题全部书面回答
4. 任务完成情况：每个任务写清 —— 你改了什么（贴改动前后代码）→ 为什么这么改 → 实测结果
5. 实验数据：第六节的表 1 ~ 表 4
6. 实验现象：至少贴 2 段真实的串口输出（发送端 + 接收端），直接复制或截图，不要手抄
7. 思考题：第七节 8 题全答
8. 实验结论：用你自己的话说清"数据是怎么从传感器走到协调器的"
9. 问题与体会：遇到的坑、怎么定位的（这一项计入成绩，写清楚比写漂亮重要）

格式：手写或打印均可。代码改动请贴 diff 形式（改前 / 改后对照）。

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附录 A：两端串口输出格式速查

发送端（RouterEB / EndDeviceEB）—— 每 3 秒一次

------ SENSOR REPORT ------
DHT11  : OK
Temp   : 2650  (0.01 C)
Humi   : 6100  (0.01 %RH)
Light  : 512  (ADC 0~1023)
---------------------------

接收端（CoordinatorEB）—— 每收到一条报文的时刻

<<< RX REPORT  src=0x796F  cluster=0x0402
   Temperature = 2650  (0.01 C)
<<< END
<<< RX REPORT  src=0x796F  cluster=0x0405
   Humidity    = 6100  (0.01 %RH)
<<< END
<<< RX REPORT  src=0x796F  cluster=0x0400
   Illuminance = 512  (ADC 0~1023)
<<< END

A 板上的 src 是发送方的短地址。数值对照一致，就证明这条数据确实来自那块传感器板。

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附录 B：关键函数索引（改代码时查这里）

你想改什么	去哪改
上报多久一次	.h → SAMPLETEMPERATURESENSOR_REPORT_PERIOD
上报什么条件	.c → GetAndReportEx() 的 changed 相关逻辑
上报哪几个簇	.c → ReportAll()
一条报文怎么组	.c → ReportAttr()
上报发给谁	.c → ReportAttr() 里的 destAddr
发送端打印格式	.c → PrintReport()
接收端打印/处理逻辑	.c → PrintRxReport()、ProcessInReportCmd()
属性表（有哪些属性、权限、类型）	_data.c → zclSampleTemperatureSensor_Attrs[]
光照值的换算	.c → GetAndReportEx() 里处理光照那一段
DHT11 状态码含义	hal_dht11.h → HAL_DHT11_SC_*

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附录 C：三个簇/属性速查

名称	簇 ID	属性名	串口标签	单位
光照测量	0x0400	MeasuredValue	Illuminance / Light	ADC 0~1023
温度测量	0x0402	MeasuredValue	Temperature / Temp	0.01 ℃
相对湿度测量	0x0405	MeasuredValue	Humidity / Humi	0.01 %RH

换算：Temp : 2650 = 26.50 ℃　│　Humi : 6100 = 61.00 %RH

---

附录 D：一页速查卡

┌────────────────────────────────────────────────┐
│  传感器数据收发 · 速查卡                          │
├────────────────────────────────────────────────┤
│  固件   A板(协调器)=CoordinatorEB                 │
│         B板(传感器)=RouterEB                      │
│  串口   38400 / 8 / 1 / 无                        │
│  上电   先 A 等10~15秒 → 再 B 等20~30秒            │
│  必做   两块板都擦 NV；先验证基线再改代码           │
├────────────────────────────────────────────────┤
│  上报周期 = SAMPLETEMPERATURESENSOR_REPORT_PERIOD │
│  上报条件 = GetAndReportEx() 里的 changed 标志     │
│  上报目标 = ReportAttr() 里的 destAddr(0x0000)     │
│  属性表   = _data.c 的 Attrs[]                     │
├────────────────────────────────────────────────┤
│  温度 = 显示值 ÷ 100  ℃                           │
│  湿度 = 显示值 ÷ 100  %RH                         │
│  光照 = ADC 原始值；越亮越小                       │
├────────────────────────────────────────────────┤
│  改完必做：Rebuild All → 烧对板 → 擦NV → 对比验证  │
└────────────────────────────────────────────────┘