基于CC2430的城市車輛限行系統(tǒng)研究
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2 硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)中主要包括射頻收發(fā)芯片CC2430、以太網(wǎng)控制器RTL8019AS、存儲芯片、網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器。CC2430芯片在發(fā)送端自動完成對數(shù)據(jù)信號的打包、編碼、調(diào)制，轉(zhuǎn)換為RP、信號后通過后端輸入／輸出匹配電路送入天線，完成信號發(fā)送。接收端將從天線接收到的有用信號通過CC2430解調(diào)、拆包，并進(jìn)行CRC校驗(yàn)，最終存儲數(shù)據(jù)。CC2430芯片內(nèi)部的8051單片機(jī)，控制以太網(wǎng)控制器RTL8019AS進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送，用到的主要芯片有RTL8019AS，CSl93C46(64×16 b的E2PROM)，74HC573(8位鎖存)，62256(32KBRAM)。為分配好地址空間，采用CSI93C46進(jìn)行讀(或?qū)?操作來設(shè)置RTL8019AS端口的I／O基地址和以太網(wǎng)物理地址。8051作為中央處理器，可控制射頻芯片休眠或者將其喚醒，進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)。8051的兩個外部中斷輸入端分別接開關(guān)K1和K2。開關(guān)K1的功能在于使用外部中斷退出單片機(jī)的掉電模式，開關(guān)K2的功能在于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)發(fā)送控制。8051單片機(jī)作為中央處理器不僅需要控制無線信號收發(fā)，同時還要對以太網(wǎng)控制器進(jìn)行控制，在軟件設(shè)計(jì)中需要判別車牌信息是否為本市車輛，對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，按照時鐘定時發(fā)送或者接收交控中心發(fā)出的控制信號進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送操作；射頻收發(fā)芯片主要作為該系統(tǒng)的發(fā)送、接收設(shè)備，它用來實(shí)現(xiàn)車輛信息的給定，主要作用在于它可以實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽和采集單元的數(shù)據(jù)交互；RTIL8019AS芯片，主要作用是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和遠(yuǎn)程PC通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)相互通信，將8051的串行口改為能介入以太網(wǎng)的RJ 45接口，數(shù)據(jù)傳輸遵循標(biāo)準(zhǔn)TCP／IP協(xié)議。
2．1 電子標(biāo)簽＆閱讀器
CC2430是真正的系統(tǒng)芯片(SoC)CMOS解決方案，能夠提高性能并滿足以ZigBee為基礎(chǔ)的2．4 GHzISM波段應(yīng)用對低成本、低功耗的要求。它結(jié)合了高性能的2．4 GHz DSSS(直接序列擴(kuò)頻)射頻收發(fā)器核心和1顆工業(yè)級小巧高效的8051控制器。CC2430在單個片上集成了ZigBee射頻(RF)前端、內(nèi)存和微控制器，使用1個8位MCU(8051)，具有32 KB／64 KB／128 KB的編程閃存和8 KB的RAM，還包含模／數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、定時器(Timer)、AES-128安全協(xié)處理器、看門狗定時器(Watchdog Timer)、32 kHz晶振的休眠模式定時器、上電復(fù)位電路、掉電檢測電路以及21個可編程I／O引腳。CC2430的8051內(nèi)核的目標(biāo)代碼兼容標(biāo)準(zhǔn)8051微處理器，可以使用標(biāo)準(zhǔn)8051的匯編器和編譯器進(jìn)行軟件開發(fā)。其21個可編程I／O引腳均可以通過軟件設(shè)定1組SFR寄存器的位和字節(jié)，使這些引腳作為通常的I／O口或者作為接ADC、定時器或USART部件的外圍設(shè)備I／O口使用。
CC2430電路連接圖如圖3所示。電路選用CC2430芯片作為電子標(biāo)簽以及采集單元內(nèi)閱讀器的核心部件。選用1個32．768 kHz的石英諧振器和2個電容組成32．768 kHz的晶振電路；選用1個32 MHz的石英諧振器和2個電容組成32 MHz的晶振電路(具體晶振電路圖省略)。電壓調(diào)節(jié)器可為所有要求1．8V電壓的內(nèi)部電源供電，電容是用來作為電源濾波的去耦合電容，以提高芯片工作的穩(wěn)定性。電路中J2是I／O引腳JTAG仿真器接口。J1是CC2430芯片擴(kuò)展輸出口，在擴(kuò)展輸出口上主要預(yù)留了SPI口和整個P0 I／O口。設(shè)計(jì)了2個發(fā)光二極管指示燈，作為電路調(diào)試指示燈。使用1個非平衡天線，為了使天線性能更好，在天線與CC2430之間連接了1個非平衡變壓器。非平衡變壓器由電容和三個電感以及1個PCB微波傳輸線組成，整個結(jié)構(gòu)滿足RF輸入／輸出匹配電阻(50 Ω)的要求。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/172771.htm
在電子標(biāo)簽中，由微控制芯片8051對CC2430進(jìn)行控制，并通過SPI口將所要發(fā)送的數(shù)據(jù)送入CC2430，CC2430自動完成對數(shù)據(jù)信號的打包、編碼、調(diào)制，轉(zhuǎn)換為RF信號后通過后端輸入／輸出匹配電路送入天線，完成信號發(fā)送。采集單元閱讀器中數(shù)據(jù)接收將從天線接收到的有用信號通過CC2430解調(diào)、拆包，并進(jìn)行CRC校驗(yàn)，然后送入微控制器芯片進(jìn)行處理，通過RS 232轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行輸出。經(jīng)過上述過程，進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，RF收發(fā)器設(shè)計(jì)原理圖如圖4所示，虛線部分為閱讀器部分，通過RS 232串口送至以太網(wǎng)控制器。
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