基于STM32和GSM的遠(yuǎn)程遙控定時(shí)開關(guān)裝置

2．1 處理器單元
主控制器的處理器單元選用意法半導(dǎo)體公司新STM32F103RBT6芯片，它是基于ARM公司推出的V7平臺(tái)的Cortex—M3內(nèi)核的32位處理器。該處理器芯片具有64個(gè)引腳、51個(gè)IO口、128 kB Flash、20 kBSRAM、3個(gè)串口、2個(gè)SPI接口、1個(gè)CAN總線和1個(gè)USB接口。芯片的數(shù)據(jù)處理能力為1．25 dMi／s·MHz，在72 MHz的工作頻率下，工作電流為36 mA，待機(jī)時(shí)下降到2 mA，是目前32位處理器市場(chǎng)上功耗最低的產(chǎn)品。其售價(jià)接近51系列單片機(jī)的市場(chǎng)售價(jià)，但它的數(shù)據(jù)處理能力卻幾乎媲美DSP，較高的性價(jià)比，使其具有較好的發(fā)展前景。
STM32主控芯片內(nèi)部包含實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)。RTC是一個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器，該模塊擁有一組連續(xù)計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，再配合相應(yīng)的軟件設(shè)置，就可似提供時(shí)鐘日歷的功能，并支持掉電保護(hù)，通過(guò)修改計(jì)數(shù)器的值來(lái)重新設(shè)置系統(tǒng)當(dāng)前的日期和時(shí)間。設(shè)計(jì)中，定時(shí)開關(guān)的定時(shí)時(shí)鐘功能可以依靠RTC來(lái)完成，因此主控制器只需利用STM32F103RBT6自帶的RTC模塊就能夠滿足設(shè)計(jì)要求。控制分機(jī)系統(tǒng)的處理器單元采用價(jià)格低廉的STC89 C52單片機(jī)，該芯片的資源足以滿足控制分機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。
2. 2 GSM模塊TC35
作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)中遠(yuǎn)程控制部分的核心，GSM通訊模塊選用了性價(jià)比高，并且已經(jīng)擁有國(guó)內(nèi)的無(wú)線電設(shè)備入網(wǎng)證的西門子TC35系列模塊。T C35是西門子公司推出的GSM模塊，它支持雙頻和標(biāo)準(zhǔn)的AT指令集。TC35模塊通過(guò)配套的天線連接器和接口連接器，可分別與天線和SIM卡讀卡器連接，并通過(guò)串口與處理器芯片連接。

TC35模塊電路如圖4所示，共有40個(gè)引腳，通過(guò)一個(gè)ZIF(Zero Insertion Force)連接器引出，這40個(gè)引腳可以劃分為5類，即電探、SIM卡、數(shù)據(jù)輸入／輸出、音頻接口和控制。TC35模塊的數(shù)據(jù)輸入／輸出接口是一個(gè)串行異步收發(fā)器，符合ITU—T RS232接口標(biāo)準(zhǔn)，波特率在300 bit．s-1～115kbit·s-1范圍內(nèi)可選，利用AT命令切換操作模式，可以使它處于數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息或傳真模式。TC35模塊的短信功能支持TEXT和PDU兩種模式，設(shè)計(jì)使用TEXT模式來(lái)收發(fā)短信息。
2．3 nRF24L01+無(wú)線收發(fā)模塊
系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的另一個(gè)重要組成部分，就是用于主控制器和控制分機(jī)之間進(jìn)行通信的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，該部分選用nRF24L01+系列無(wú)線收發(fā)模塊。nRF24L01+是nRF24L01的加強(qiáng)型，兩者在引腳上完全兼容，它工作在2．4～2．5 GHz ISM頻段，內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊，并且融合了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù)，具有成本低、功耗小、網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)多等特點(diǎn)。在使用PCB制板天線時(shí)，nRF 24L01+的通信距離一般可達(dá)100 m，而使用配套的加長(zhǎng)天線后，通信距離還有較大提升。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)采用PCB制版天線的nRF24L01+模塊。在主控制器系統(tǒng)中，nRF24L01+模塊與STM32F103RBT6處理器使用SPI口通信協(xié)議；對(duì)于控制分機(jī)部分，則利用STC89C52單片機(jī)的普通IO口模擬SPI時(shí)序與nRF24L01+模塊完成通信。