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MAPM例程¶

1功能介绍¶

在ChirpIOT星状组网使用场景中，为了保证节点端设备能收到网关发送的数据，网关端会使用超长Preamble进行发送，如Preamble占用时间1s。在这种情况下，所有节点端设备在收到Preamble后都会一直接收直到Payload阶段显示节点网络地址，此时，节点端设备的软件可以比较收到的网络地址和节点设备自己地址，如不同，则停止接收，降低功耗，如满足地址接收条件则继续接收。这种方案存在几个问题：

不满足地址接收条件的节点端设备，直到payload阶段才能停止接收，浪费大量功耗
满足地址接收条件的节点端设备也需要收满超长的preamble才能进入payload接收阶段，也较浪费功耗

为解决以上两个功耗问题，在芯片PAN3029中增加新的帧结构模式Multiple Address Preamble Mode（MAPM）。该新帧结构模组的思路是在Preamble阶段插入类似后面同步字（Sync Word）的地址，这样节点端在Preamble阶段就可以根据地址来提前判断是否满足地址接收条件，已解决1）问题。另外，为了解决第2）问题，在地址中增加可变计数器，表明后续还有多少Preamble长度，满足地址接收条件的节点端设备可提前进入低功耗休眠状态，后根据该计数器判断需要提前多久在进入接收状态，保证数据正常接收，以便进一步节省满足地址接收条件的节点端设备功耗。

2MAPM帧结构¶

原始的帧结构大致如下图1所示。

图1 原始帧结构¶

如下图2所示。MAPM方案将preamble分为Fn个Field，Fn为Field的数量，每一个Field的结构相同，内容可不相同，同时为了保证payload数据能正确接收，在sync word前至少保证Pn个preamble，Pn需要大于等于8。

图2 MAPM帧结构¶

如下图3所示。在一个Field内部，分为若干个Group。Group的Gn个数最少1个，最多4个，Gn可以由寄存器配置。注意：TX和RX的Gn配置相同且事先确定。一个Group分为Pg个未经调制的chirp加两个带调制的ADDR，第一个Group中，Pg的值最小为8，其他Group中Pg的最小值位0，也就是让所有的ADDR都连在一起，也可在其中插入preamble，其最大数量为255个(8bits)，ADDR为1个字节的数据，可以由寄存器自由配置。

图3 Field帧结构¶

Group1的ADDR固定地作为标识符，其中ADDR1用于MAPM硬件同步，ADDR2~ADDR4用于软件应用。注意：TX和RX的地址配置需事先约定好，其中ADDR1必须相同MAPM功能才能生效。

Group的数量Gn，为0时只有1个Group; 为1时有2个Group；为2时有3个Group；为3时有4个Group。不管有几个Group，最后一个Group的ADDR，存在两种模式：

地址模式(ADDR)，可用1字节寄存器配置
计数器模式(COUNT)，根据当前Field数量倒计时，由RF芯片自动填入，该值表示剩下的Field数量

图4 终端工作状态对比图¶

RX1：开启MAPM模式，同时MAPM的ADDR跟TX匹配
RX2：关闭MAPM模式
RX3：开启MAPM模式，但MAPM的ADDR跟TX端不匹配

3 SDK接口函数¶

3.1 rf_set_mapm_on¶

句法

void rf_set_mapm_on(void)
{
    PAN3029_mapm_en();
    PAN3029_set_mapm_mask(MAPM_ON);
}

目的

使能mapm模式，开mapm中断允许

3.2 rf_set_mapm_off¶

句法

void rf_set_mapm_off(void)
{
    PAN3029_mapm_dis();
    PAN3029_set_mapm_mask(MAPM_OFF);
}

目的

关mapm模式，关mapm中断允许

3.3 rf_set_mapm_para¶

句法

void rf_set_mapm_para(stc_mapm_cfg_t *p_mapm_cfg)
{
    PAN3029_set_mapm_field_num(p_mapm_cfg->fn);
    PAN3029_set_mapm_field_num_mux(p_mapm_cfg->fnm);
    PAN3029_set_mapm_group_fun_sel(p_mapm_cfg->gfs);
    PAN3029_set_mapm_group_num(p_mapm_cfg->gn);
    PAN3029_set_mapm_firgroup_preamble_num(p_mapm_cfg->pgl);
    PAN3029_set_mapm_group_preamble_num(p_mapm_cfg->pgn);
    PAN3029_set_mapm_neces_preamble_num(p_mapm_cfg->pn);
}

目的

设置mapm模式相关参数

参数

序号	参数名	参数含义	参数说明
1	fn	mapm preamble中Field数量{field1, field2,……fieldfn}	范围：0x01~0xe0
2	fnm	mapm preamble中每个field重复次数	范围：0x00~0x03 00 –>重复1次{field1, field2,……fieldfn} 01 –> 重复2次{field1, field1, field2, field2……fieldfn, fieldfn} 10 –> 重复4次 11 –> 重复8次
3	gfs	Field中最后一个Group，其ADDR位置功能选择	范围：0x00~0x01 0：普通地址{addr1, addr2, addr3, addr4} 1：Field个数计数器{addr1, addr2, addr3, count}
4	gn	一个Field中Group个数	范围：0x00~0x03 00–> 1个group 01–> 2个group 02–> 3个group 03–> 4个group
5	pgl	每个Field中第一个Group内Preamble数量	范围：0x08~0xff，默认为0x08
6	pgn	每个Field中其他Group内Preamble数量	范围：0x08~0xff，默认为0x08
7	pn	所有的Field都发送完毕后syncword前Preamble的数量	范围：0x08~0xfff，默认为0x08

3.4 PAN3029_calculate_mapm_preambletime¶

句法

uint32_t PAN3029_calculate_mapm_preambletime(void)

目的

计算当前收到的preamble剩余时长(ms)

参数

无

返回值

当前收到的preamble剩余时长

3.5 PAN3029_set_mapm_addr¶

句法

uint32_t PAN3029_set_mapm_addr(uint8_t addr_no, uint8_t addr)

目的

配置mapm Group中地址

参数

addr_no 想要配置的地址序号

数值

含义

0

ADDR1

1

ADDR2

2

ADDR3

3

ADDR4
addr ADDR配置的值，注：地址配置范围见6.1地址配置

返回值 FAIL 操作失败 OK 操作成功

4 软件设计验证¶

注意事项

只有TX,RX mapm地址参数ADDR1相同时，RX才能进入mapm中断，所以TX,RX代码要配置一样的ADDR1，mapm功能才生效。
所有验证基于HC32F460EVB底板，详细操作方式见第5章节系统演示板。

4.1 验证内容¶

本次验证使用3个模组进行，一个发送TX,两个接收RX。验证代码共用同一工程，通过底板拨码开关选择TX\RX功能；通过代码中宏ADDR_MATCH来选择RX与TX ADDR2是否相同，从而判断是否接收TX发送数据。两个RX，一个开启宏，一个关闭宏进行对比。

4.2 软件设计流程¶

1、芯片初始化，上电默认SF7 ,BW500K； 2、配置mapm初始化； 3、TX进入发送模式，RX1,RX2 3029进入低功耗模式,其中RX1 ADDR2与TX相同，RX2 ADDR2与TX不同； 4、RX 3029每隔当前前参数下preamble时长一半唤醒检测接收数据。

4.3 验证步骤¶

1、TX按键周期性发送数据； 2、RX1，RX2每隔当前参数下preamble时长一半周期性唤醒检测接收数据； 3、使用电流表统计两个RX功耗情况； 4、串口调试工具监视RX接收数据。

4.3.1 SDK示例¶

参考代码：

#define  ADDR_MATCH 1 //地址匹配
/*初始化不同SF mapm参数*/ 
const stc_mapm_cfg_t mapm_cfg[] =
{
  {
    .mapm_addr= {0x31, 0x32, 0x23, 0x22},   //SF5 BW_500K
    .fn = 32,
    .fnm = 0,
    .gfs = FIELD_COUNTER,
    .gn = 2,
    .pg1 = 10,
    .pgn = 120,
    .pn = 8
  },
  {
    .mapm_addr= {0x73, 0x62, 0x51, 0x41},   //SF6 BW_500K
    .fn = 64,
    .fnm = 0,
    .gfs = FIELD_COUNTER,
    .gn = 2,
    .pg1 = 10,
    .pgn = 120,
    .pn = 8
  },
  {
    .mapm_addr= {0x73, 0x62, 0x54, 0x81},   //SF7 BW_500K
    .fn = 64,
    .fnm = 0,
    .gfs = FIELD_COUNTER,
    .gn = 2,
    .pg1 = 10,
    .pgn = 120,
    .pn = 8
  },
  {
    .mapm_addr= {0x73, 0x62, 0x54, 0x81},   //SF8 BW_500K
    .fn = 32,
    .fnm = 0,
    .gfs = FIELD_COUNTER,
    .gn = 2,
    .pg1 = 10,
    .pgn = 120,
    .pn = 8
  },
  {
    .mapm_addr= {0x73, 0x62, 0x54, 0x81},   //SF9 BW_500K
    .fn = 16,
    .fnm = 0,
    .gfs = FIELD_COUNTER,
    .gn = 2,
    .pg1 = 10,
    .pgn = 120,
    .pn = 8
  },
  {
    .mapm_addr= {0x73, 0x62, 0x54, 0x81},   //SF10 BW_500K
    .fn = 8,
    .fnm = 0,
    .gfs = FIELD_COUNTER,
    .gn = 2,
    .pg1 = 10,
    .pgn = 120,
    .pn = 8
  },
  {
    .mapm_addr= {0x73, 0x62, 0x54, 0x81},   //SF11 BW_500K
    .fn = 6,
    .fnm = 0,
    .gfs = FIELD_COUNTER,
    .gn = 2,
    .pg1 = 10,
    .pgn = 120,
    .pn = 8
  },
  {
    .mapm_addr= {0x73, 0x62, 0x54, 0x81},   //SF12 BW_500K
    .fn = 6,
    .fnm = 0,
    .gfs = FIELD_COUNTER,
    .gn = 2,
    .pg1 = 10,
    .pgn = 120,
    .pn = 8
  },
};/*3029初始化配置*/
  ret = rf_init(); //3029初始化
  if(ret != OK)
  {
    printf("  RF Init Fail");
    while(1);
  }
  rf_set_default_para();	 //配置默认射频参数  
//使用当前demo初始化的射频参数
  now_bw = TEST_BW;
  now_sf = TEST_SF;
  PAN3029_set_bw(now_bw);
  PAN3029_set_sf(now_sf);
  PAN3029_set_code_rate(TEST_CR);
  PAN3029_set_freq(TEST_FREQ);
  memcpy((uint8_t*)&cur_mapm_cfg,(uint8_t*)&mapm_cfg[now_sf-SF_5], sizeof(stc_mapm_cfg_t));//根据SF获取当前mapm参数，第一个mapm参数是SF5的 	   rf_set_mapm_on(); //使能 mapm 模式
  rf_set_mapm_para(&cur_mapm_cfg); //配置mapm参数  	
  for(uint8_t i=0; i<cur_mapm_cfg.gn+1; i++)
  {
    PAN3029_set_mapm_addr(i, cur_mapm_cfg.mapm_addr[i]);
  }
  one_chirp_time = get_chirp_time(now_bw,now_sf);//计算一个包长时间us
  preamble_time=PAN3029_calculate_mapm_preambletime(&cur_mapm_cfg, one_chirp_time);//计算preamble时长
  rx_timeout_val = preamble_time + calculate_payload_time(tx_len) + 200;//计算完整包长时间，在此基础上加200ms作为接收超时判断时间
  sleep_timer_val = preamble_time/2;
  if(app_tx_mode)
  {
    DDL_Printf("tx\r\n");
  }
  else
  {
    DDL_Printf("rx\r\n");
#ifndef ADDR_MATCH
//修改ADDR1,软件用来区分是否接收TX发送数据    
 	if(now_sf == SF_5)
    {
      cur_mapm_cfg.mapm_addr[1] = 0x21;
      PAN3029_set_mapm_addr(1, cur_mapm_cfg.mapm_addr[1]);
    }
    else
    {
      cur_mapm_cfg.mapm_addr[1] = 0x61;
      PAN3029_set_mapm_addr(1, cur_mapm_cfg.mapm_addr[1]);
    } 
#endif
    rf_set_cad(CAD_DETECT_THRESHOLD_10, CAD_DETECT_NUMBER_3);
    rf_set_dcdc_mode(DCDC_ON);
    rf_enter_single_timeout_rx(rx_timeout_val);
  }	
  while(1){
    rf_irq_process();		
    key_scan();
    key_event_process();
    process_rf_events();
  }	
/*MAPM 接收数据后休眠处理*/
  flag = rf_get_recv_flag();
  if(flag == RADIO_FLAG_MAPM)
  {
    rf_set_recv_flag(RADIO_FLAG_IDLE);
    if(RxDoneParams.mpam_recv_index == cur_mapm_cfg.gn + 1)//接收到一个完整Field
    {
      uint8_t i;
      if(cur_mapm_cfg.gfs == FIELD_COUNTER)
      {
        addr_num = cur_mapm_cfg.gn;
      }
      else
      {
        addr_num = cur_mapm_cfg.gn + 1;
      }
      for(i=0; i<addr_num; i++)
      {
        if(cur_mapm_cfg.mapm_addr[i] != RxDoneParams.mpam_recv_buf[i])  //addr不匹配，不需要接收
        {
          mapm_target = 0;
          break;
        }
      }
      if(i == addr_num)
      {
        mapm_target = 1;  //接收地址匹配，需要接收数据
      }
      if(cur_mapm_cfg.gfs == FIELD_COUNTER)//计数器模式
      {
        cur_mapm_cfg.fn = RxDoneParams.mpam_recv_buf[cur_mapm_cfg.gn];
        mapm_preamgle_time= PAN3029_calculate_mapm_preambletime(&cur_mapm_cfg, one_chirp_time);
        one_field_chirp = cur_mapm_cfg.pg1+2 + (cur_mapm_cfg.pgn+2) * 	cur_mapm_cfg.gn;
        if(mapm_target)
        {
          mapm_sleeptime = mapm_preamgle_time - one_field_chirp*one_chirp_time/1000; //计算可以休眠时间
          if(mapm_sleeptime > CODE_RUNTIME) 
          {
            rf_sleep();
            mapm_sleep_flag = 1;
            mapm_sleep_begtime = SysTick_GetTick();
          }
          else //休眠时间太短不休眠
          {
            DDL_Printf("sleep time too short\r\n");
          }
        }
        else
        {
          memset(RxDoneParams.mpam_recv_buf, 0, RxDoneParams.mpam_recv_index); 
          RxDoneParams.mpam_recv_index = 0;
          mapm_sleeptime = mapm_preamgle_time + PAYLOAD_LEN*one_chirp_time/1000;
          rf_sleep();
          mapm_sleep_flag = 1;
          mapm_sleep_begtime = SysTick_GetTick();
        }
      }
    }
    }

/*mapm 休眠唤醒处理*/
  if(mapm_sleep_flag == 1)
  {
    if((SysTick_GetTick()-mapm_sleep_begtime) > (mapm_sleeptime-CODE_RUNTIME)) //达到休眠时间后唤醒
    {
      rf_sleep_wakeup();
      mapm_sleep_flag = 0;
      if(mapm_target)
      {
        mapm_target = 0;
      }
      else
      {
        recv_flag = 0;
      }
      if(rf_enter_continous_rx() != OK)
      {
        DDL_Printf("set rx FAIL\r\n");
      }
    }
 }

示例代码配置了mapm初始化，TX发送数据后，RX接收后判断是否需要接收数据，然后进行休眠唤醒处理。

发送模组发送数据包（默认参数SF7 BW500K数据包preamble的持续时间约4200ms，payload的持续时间约40ms），用电流表抓取两个RX接收模组电流波形，观察结果。

4.3.2 验证结果¶

电流表抓取RX1结果如图4-1所示：

图4-1 RX1电流表功耗抓取结果¶

根据结果显示，当发送模组发送数据包时，RX1在唤醒后检测到TX数据，判断地址匹配后，计算出剩余preamble时长，休眠该时间后，唤醒进行payload数据接收。串口打印RX1结果如图4-2所示：

图4-2 RX1串口抓取结果¶

根据结果显示，只收到了preamble中6个mapm addr,而TX实际发送了96个mapm addr，其余90个mapm addr时间RX1进入了低功耗休眠，然后在payload前唤醒接收了100字节长度payload。电流表抓取RX2结果如图4-3所示：

图4-3 RX2电流图¶

根据结果显示，当发送模组发送数据包时，RX2在唤醒后检测到TX数据，判断地址不匹配后，计算出剩余preamble和payload时长，休眠该时间后，唤醒重新进行接收检测。串口打印RX2结果如图4-4所示：

图4-4 RX2串口抓取结果¶

根据结果显示，RX2判断地址不匹配后直接休眠不再进行数据接收，所以未打印任何接收数信息。

5 系统演示板¶

演示系统板基于 HC32F460EVB的底板功能描述如图 5- 1 所示

图 5- 1 HC32 底板¶

5.1 模组RX,TX设置¶

拨码开关：收发模式切换。往上拨到TX为 TX 模式，往下拨到RX为 RX 模式。

5.2 按键功能¶

按键 3：TX按下发送数据按键 5：切换SF，范围5~12，步径1 按键 6：切换BW，62.5K/125K/250K/500K

6 注意事项¶

6.1 地址配置¶

（1）由于调制Chirp的特点，所有ADDR配置范围0x11~0xFF，不支持小于0x11和不支持0xX0值，如果软件收到这些值时，软件操作芯片复位。同时需要注意Group1中的ADDR1、Group中的ADDR2~4以及正常帧结构中的SyncWord这三者都不相同。

（2）SF7~SF12，ADDR支持8bit配置，SF5仅支持0b00xx00xx（0x11，0x12，0x13，0x21，0x22，0x23，0x31，0x32，0x33），SF6支持0b0xxx0xxx，这里仍然要求满足不支持小于0x11和不支持0xX0值。

（3）地址配置配合参数gn使用，根据gn数量从addr1开始连续配置相应数量的addr。

（4）每个ADDR为无符号8位数据，配置时高4位和低4位尽量不要一样。

6.2 Field中最后一个Group其ADDR位置功能选择¶

（1）参数gfs = 0x00,field中最后一个group配置为普通Addr功能

（2）参数gfs = 0x01,field中最后一个group配置为计数器，注意fn 和 addr的配置，避免出现fn不断自减出现计数器与ADDR1或同步字syncword相等的情况误触发mapm中断或错误同步的情况。

6.3 同步字配置¶

SF7~SF12，同步字syncword支持8bit配置，SF5仅支持0b00xx00xx（0x11，0x12，0x13，0x21，0x22，0x23，0x31，0x32，0x33），SF6支持0b0xxx0xxx，这里仍然要求满足不支持小于0x11和不支持0xX0值。

6.4 Preamble数量配置¶

（1）每个Field中第一个Group内Preamble（pg1）的数量最小为8。

（2）所有的Field都发送完毕后syncword前Preamble(pn)的数量最小为8。

6.5 休眠时间¶

根据参数算出后续preamble接收时间，进入休眠时休眠时间需注意减去休眠，休眠唤醒及其他代码运行时间，尽量稍微提前唤醒，避免唤醒错过syncword，无法接收payload数据。

数值	含义
0	ADDR1
1	ADDR2
2	ADDR3
3	ADDR4