基于S12的無線傳感器網絡樣機系統(tǒng)設計
摘要闡述基于藍牙技術的無線傳感器技術模塊的設計及實現(xiàn)方法。詳細描述了MC9S12DT128單片機在CodeWarrior開發(fā)環(huán)境下模/數轉換的中斷控制方式,以及主從藍牙模塊的驅動過程。系統(tǒng)包含主從2個藍牙模塊:主藍牙模塊由PC機控制;從藍牙模塊采用Freescale公司的MC9S12DT128單片機作為核心處理器。
關鍵詞 無線傳感器網絡 藍牙技術 MC9S12DT128
引言
微傳感器技術的發(fā)展和廣泛應用,使得無線傳感器網絡成為傳感器網絡發(fā)展的必然趨勢。無線傳感器網絡是由大量無處不在的、具有通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點,密集布設在無人值守的監(jiān)控區(qū)域,構成的能夠根據環(huán)境自主完成制定任務的“智能”自治測控網絡系統(tǒng)。由于無線傳感器網絡長期在無人值守的狀態(tài)下工作,無法經常為傳感器節(jié)點更換電源,因此能耗成為無線傳感器網絡設計的關鍵問題之一,在系統(tǒng)設計時必須盡可能降低系統(tǒng)能耗。本文以無線傳感器網絡技術為理論依據,以教學樣機系統(tǒng)為開發(fā)目標,提出了以MC9S12DT128為核心處理器,由藍牙無線通信協(xié)議實現(xiàn)的無線傳感器網絡節(jié)點的設計方法。
1 硬件設計
1.1 系統(tǒng)原理
作為無線傳感器網絡內的一個節(jié)點,本系統(tǒng)由傳感器單元、信號調理電路、A/D轉換電路、信號處理單元(由單片機實現(xiàn))、從藍牙模塊、主藍牙模塊以及PC工作站7部分組成,如圖1所示。
具體工作過程是:傳感器采集的環(huán)境中的信號量經過調理電路,送至MC9S12DT128單片機的模擬量輸入端口;由單片機內置的ATD模塊實現(xiàn)A/D轉換,并對轉換結果進行處理,將處理完畢的信號通過UART傳送至從藍牙模塊。主藍牙模塊由PC機控制,主從藍牙模塊通過藍牙協(xié)議實現(xiàn)數據交換。
圖1 系統(tǒng)原理框圖
1.2 MC9S12DT128簡介
MC9S12DT128是Freescale公司的高性能16位單片機,采用5 V供電,內核為比68HC12的內核CPU12更快的S12,總線頻率可達25 MHz。其特點是擁有豐富的I/O模塊和工業(yè)控制專用的通信模塊,如圖2所示,工業(yè)應用非常廣泛。
圖2 MC9S12DT128片內資源
MC9S12DT128單片機內部帶有5 V轉換為2.5 V的電壓調整器,其內核電壓僅為2.5 V,功耗很低;片外I/O采用5 V供電,但輸出功率軟件可調,最低可將輸出功率降低為全功率的50%。此外,單片機提供了停止模式、休眠模式和等待模式3種低功耗的工作模式供用戶選擇;也可將部分通信模塊設置為休眠模式,以降低系統(tǒng)的功耗。MC9S12DT128不僅運算速度快,而且功耗可以降至很低,適用于無線傳感器網絡。
1.3 主從藍牙模塊
本系統(tǒng)包含相互配對的主從兩個藍牙模塊。從藍牙模塊為日立公司的DOCENGMBM0202藍牙模塊,遵從藍牙1.1規(guī)范,射頻輸出為class2級。其支持多種接口:USB接口、UART接口、PCM語音接口、PIO通用I/O口和ISP接口。另外,本系統(tǒng)中采用UART實現(xiàn)MC9S12DT128和藍牙模塊之間的通信,以及藍牙模塊的驅動和信號的傳輸。
主藍牙模塊采用基于CSR的BlueCore02芯片開發(fā)的金甌藍牙開發(fā)平臺3.0版。它提供了UART、RS232、USB、SPI接口供用戶進行開發(fā)、調試,音頻接口可進行藍牙語音的傳輸。本系統(tǒng)中PC機通過RS232接口控制主藍牙模塊。
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