北京理工大學(xué)_畢業(yè)設(shè)計(jì)_基于可見光通信的定位數(shù)據(jù)接口及應(yīng)用技

1、摘 要可見光通信技術(shù)是 21世紀(jì)興起的無線光通信技術(shù),是對(duì)光無線通信領(lǐng)域 的又一開拓。在可見光通信中, LED 燈的作用極為顯著。 LED 燈在系統(tǒng)中同 時(shí)起到室內(nèi)照明和通信的雙重功能, 是傳統(tǒng)照明系統(tǒng)所無法比擬的。 在本文中, 將以可見光通信為基礎(chǔ), 實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位技術(shù), 為以后實(shí)現(xiàn)高精度室內(nèi)定位技術(shù) 打下基礎(chǔ)。在可見光通信定位系統(tǒng)中,引入了新型的移動(dòng)平臺(tái)安卓。安卓 的搭建將使可見光通信系統(tǒng)變得更加便攜。本文主要論述可見光通信系統(tǒng)的組成及原理, FPGA 模塊的原理,以及安 卓移動(dòng)平臺(tái)搭建與軟件開發(fā)。 作者閱讀了大量可見光通信系統(tǒng)相關(guān)文獻(xiàn), 并在 Eclipse 平臺(tái)上用 java 語言開發(fā)了

2、軟件來接收從 FPGA 模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并在坐 標(biāo)系中顯示出來。本文首先介紹可見光通信系統(tǒng)的應(yīng)用背景; 其次論述可見光通信系統(tǒng)的工 作原理; 然后簡(jiǎn)單論述 FPGA 模塊的工作原理; 接著介紹及安卓移動(dòng)平臺(tái)及開 發(fā)的軟件;然后再介紹實(shí)驗(yàn)中使用的芯片及;最后介紹芯片與電腦端及 FPGA 模塊的連接及軟件在芯片與 FPGA 相連時(shí)的結(jié)果及其分析。關(guān)鍵詞:可見光通信;室內(nèi)定位; FPGA ;安卓IAbstractVisible light communication is a new technique of Wireless optical communication in 21century, w

3、hich is a new development of Wireless optical communication. In the visible light communication, LED plays an important role. LED can be lighting and transmit source at the same time, which is beyond the traditional source. In this paper, we will use the visible light communication system as a basem

4、ent to built the indoors-positioning system so that it can be used in the further high-accuracy positioning technology study. In the visible light indoors positioning system, we introduce a new platform, android. The android platform can make the visible light indoors positioning system more conveni

5、ent to carry.This paper puts emphasis on the construction and the theory of visible light communication system, the theory of FPGA. and how to use android development tools to build android software. The author read a great amount of literature and standard papers, manage to build the software in ja

6、va on the eclipse platform to receive the data from FPGA and display in the coordinate system.In this paper, the author firstly introduces the background of visible light communication. Secondly he details the theory of visible light communication system. Then, the author discusses how FPGA works. N

7、ext, he discusses what is android and how to build software in the computer, and presents the software using in the experiment. Then, he presents the chips using in the experiment. Finally, the author presents the result of connecting the chips to the FPGA and to the computer, analyses and subjectiv

8、ely evaluates the result.Keywords:Visible Light Communications; Indoors Positioning; FPGA; Android;II目 錄IIIIV北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文第 1章 引 言1.1選題背景室內(nèi)定位的應(yīng)用前景隨著經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)和現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展, 加上智能手機(jī)的普及以及移 動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,導(dǎo)航、定位服務(wù)的需求日益增大,地圖與導(dǎo)航類軟件將更側(cè) 重于室內(nèi)導(dǎo)航, 尤其是在比較復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境, 如展覽館、 機(jī)場(chǎng)大廳、 圖書館、 倉(cāng)庫(kù)、超市、地下停車場(chǎng)等公共場(chǎng)所,常常需要確定人們?cè)谑覂?nèi)的位置信息。 據(jù)研究調(diào)查顯示

9、,人們平均 80%至 90%的時(shí)間在室內(nèi),其中平均 70%的時(shí)間 在使用移動(dòng)電話, 80%數(shù)據(jù)連接使用時(shí)間在室內(nèi)。因而室內(nèi)定位有著十分廣泛 的應(yīng)用前景。在公共安全和應(yīng)急響應(yīng)方面,室內(nèi)定位有助于救援人員精確定位求救者, 定位建筑物的位置,甚至是樓層、房間號(hào)。在手機(jī)購(gòu)物、移動(dòng)電子商務(wù)、個(gè)性 化廣告和優(yōu)惠信息方面可以通過室內(nèi)定位根據(jù)不同的位置發(fā)送不同信息。 室內(nèi) 定位在大型建筑物公共安全、 應(yīng)急疏散及災(zāi)后救援等重大需求面前, 需要在建 筑物內(nèi)精確定位位置, 而實(shí)現(xiàn)在大型復(fù)雜建筑環(huán)境內(nèi)高精度的定位將為導(dǎo)航監(jiān) 控與應(yīng)急服務(wù)管理提供幫助。1.2定位技術(shù)現(xiàn)狀定位技術(shù)可大致分為室外定位和室內(nèi)定位兩種。室外定位

10、我們比較熟悉的是全球定位系統(tǒng)(GPS ,是由美國(guó)建立的一個(gè) 衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。 GPS 定位主要用于對(duì)人及設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程定位監(jiān)控的技 術(shù)。但由于全球定位系統(tǒng) GPS 屬于衛(wèi)星定位,定位精度較低。而隨著基于定 位技術(shù)的服務(wù)受到越來越多的關(guān)注, 實(shí)現(xiàn)高精度的定位越來越成為人們的需求, 引得國(guó)內(nèi)外對(duì)室內(nèi)定位研究很熱。室內(nèi)定位是指在一定空間內(nèi)的定位技術(shù)。 有許多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)一直在研究室內(nèi)定位技術(shù), 這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法主 要可以分為三種:三角定位法,場(chǎng)景分析法以及近似法,常用的室內(nèi)定位技術(shù) 主要有紅外線、 802.11、超聲波和無線射頻(RFID 技術(shù)。1紅外線:Olivetti 研究實(shí)驗(yàn)室的 Ac

11、tive Badge 系統(tǒng)采用紅外線技術(shù)實(shí)現(xiàn)室 內(nèi)定位技術(shù), 有直線視距和傳輸距離較短兩大主要缺點(diǎn), 使得它在室內(nèi)定位中 的效果較差。IEEE802.11:RADAR 是一種基于射頻的室內(nèi)定位系統(tǒng), 采用標(biāo)準(zhǔn)的 802.11網(wǎng)絡(luò)對(duì)空間進(jìn)行定位, 該系統(tǒng)采用經(jīng)驗(yàn)測(cè)試和信號(hào)傳播模型相結(jié)合的方式, 易 于安裝、 需要很少基站, 能采用相同的底層無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 但系統(tǒng)總精度不高 。 超聲波:Active Bat是采用超聲波定位的典型例子,它采用超聲波時(shí)延信 號(hào)進(jìn)行定位,其整體定位精度較高,但需要大量的底層硬件設(shè)施投資,成本太 高。無線射頻技術(shù) RFID 定位是一種基于信號(hào)強(qiáng)度的定位技術(shù),它使用接收到

12、的信號(hào)強(qiáng)度指示 (Received Signal Strength Indicator, RSSI 來確定待定位物體的 位置。無線射頻識(shí)別 RFID 具有其獨(dú)特的非接觸性,以及非視性 (不用在可視 范圍內(nèi) ,但它仍有占用無線電頻譜、有電磁干擾和電磁輻射等缺點(diǎn)。除了上述這些方法,最新的一個(gè)研究熱點(diǎn)是基于 LED 白光的可見光通信 技術(shù)的室內(nèi)定位。白光 LED 用電場(chǎng)發(fā)光、低電壓供電,光效高、壽命長(zhǎng)、安 全性好、 穩(wěn)定性高、 低功耗、 無輻射、 抗震、 可靠、 耐用, 是理想的照明光源。 白光 LED 的響應(yīng)時(shí)間短、 具有高速調(diào)制特性, 使得白光 LED 還可以進(jìn)行通信, 實(shí)現(xiàn)照明和通信雙重功能,

13、使可見光通信技術(shù) (Visible Light Communication, 簡(jiǎn)稱 VLC 因運(yùn)而生。與傳統(tǒng)射頻通信以及其它無線光通信系統(tǒng)相比,可見光 通信技術(shù)的發(fā)射功率高,且不占用無線電頻譜、無電磁干擾和無電磁輻射、節(jié) 約能源 2,使得它成為室內(nèi)定位中一個(gè)研究的熱點(diǎn)。1.3本文的安排和作者的工作概要經(jīng)過老師和學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐們的努力, 實(shí)驗(yàn)室里已經(jīng)初步搭建好一個(gè) 可見光通信 系統(tǒng)平臺(tái),其中三個(gè) LED 燈兩兩相距 20cm ,成一個(gè)等邊三角形,三角形中間 放置一個(gè)光電探測(cè)器,光電探測(cè)器可以接收來自三個(gè) LED 燈的光強(qiáng)信號(hào)并通 過 FPGA 模塊形成位置信息, 位置數(shù)據(jù)再傳入電腦上位機(jī), 電腦上位機(jī)

14、根據(jù)不 同的位置發(fā)送不同位置的廣告信息, 實(shí)現(xiàn)在不同位置傳輸和顯示不同廣告信息 的功能。2然而由于電腦端比較笨拙,不利于攜帶,考慮到未來手機(jī)設(shè)備,移動(dòng)電子 商務(wù)等發(fā)展起來, 應(yīng)用在移動(dòng)平臺(tái)上更有寬廣的應(yīng)用前景, 于是本文提出了一 種用安卓移動(dòng)設(shè)備作為上位機(jī), 通過有線的方式實(shí)現(xiàn) FPGA 的數(shù)據(jù)接收和傳輸。 本文第 2章詳細(xì)地講述可見光通信系統(tǒng)的基本組成以及系統(tǒng)的原理。 第 3章介紹通信平臺(tái)的建立, 包括 FPGA 模塊的工作原理以及模塊的接口 類型、安卓移動(dòng)平臺(tái)、安卓開發(fā)平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)中安卓軟件的具體代碼。第 4章介紹應(yīng)用于本次實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)開發(fā)模塊 FT311D 模塊及 FT232RL 模塊、電腦

15、端及 FPGA 模塊與安卓設(shè)備之間,檢驗(yàn)軟件的可行性3第 2章 可見光通信技術(shù)及系統(tǒng)2.1光通信的發(fā)展歷程1880年, 貝爾把太陽光當(dāng)作光源, 以大氣為傳輸媒質(zhì), 用硒晶體接收光, 成功實(shí)現(xiàn)光電話,通話距離最遠(yuǎn)達(dá)到 213米。 1881年,貝爾用一篇題為關(guān) 于利用光線進(jìn)行聲音的產(chǎn)生與復(fù)制的論文,報(bào)導(dǎo)了他的光電話裝置。1960年,美國(guó)著名科學(xué)家梅曼(Meiman 發(fā)明了世界上第一個(gè)紅寶石激 光器。激光器發(fā)出的激光譜線很窄,比傳統(tǒng)的光源要窄好多,而且強(qiáng)度又高、 方向性又好、相干性還好,是極為理想的相干光源,作為信息的載體是最好不 過的了。在光纖發(fā)展起來之后,不可見光通信系統(tǒng)漸漸成熟起來。最近幾年,

16、隨著發(fā)光二極管 Light Emitting Diode , LED 半導(dǎo)體器件的照 明技術(shù)發(fā)展迅速, 將信號(hào)調(diào)制到 LED 燈上, 使 LED 具有照明和通信兩種功能, 實(shí)現(xiàn)可見光傳輸信息的技術(shù)也逐漸發(fā)展起來。 隨著工藝的不斷進(jìn)步, 白光 LED 光源得以生產(chǎn)。白光 LED 燈的出現(xiàn)使高效率照明技術(shù)前進(jìn)了一大步,也使可 見光通信得以有載體傳輸信息。白光 LED 采用電場(chǎng)發(fā)光和低電壓供電, 具有壽命長(zhǎng)、 光效高、 穩(wěn)定性高、 安全性好、無輻射、低功耗、抗震、可靠耐用等特點(diǎn),幾乎綜合了各種傳統(tǒng)光 源的優(yōu)點(diǎn),被譽(yù)為 2l 世紀(jì)新固體光源時(shí)代的革命性技術(shù)。用白光 LED 來傳輸 超高速數(shù)據(jù)是明智的選

17、擇。 白光 LED 可以在波長(zhǎng) 450nm 至 470nm 的藍(lán)光 LED 上覆蓋一層 YAG 淡黃色熒光粉涂層制成,這種黃色磷光體是摻了鈰的釔鋁石 榴石 (Ce3+:YAG晶體磨成粉末后和一種稠密的黏合劑混合制成的。光通信指的是用光作為信息的載體來傳遞信息,它是由電通信發(fā)展而來。 在光通信以前基本是利用電通信。 光通信技術(shù)是與成熟的電通信技術(shù)密不可分4的。 現(xiàn)代的光通信技術(shù)基本還是電通信技術(shù)和光子技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)。 光通信 技術(shù)與電通信技術(shù)相結(jié)合, 使得通信技術(shù)在電通信技術(shù)的基礎(chǔ)上多加上了光通 信的優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)有:1 容許的頻帶很寬,在不同頻帶上傳輸都可以。2 傳輸帶寬較大,容量較大。3

18、損耗較小,經(jīng)中繼后可傳輸?shù)木嚯x很長(zhǎng)。4 誤碼率較小。5 抗電磁干擾。6 安全性高,保密性好。7 節(jié)約金屬材料。2.2可見光通信的工作原理可見光是電磁波譜中人眼可以感知的電磁波部分, 不可見光是指除可見光 外其他所有人眼所不能感知的電磁波, 包括無線電波、 微波、 紅外光、 紫外光、 x 射線、 射線、遠(yuǎn)紅外線等。利用 950nm 近紅外波段的紅外光來通信的技術(shù)叫紅外通信技術(shù)。紅外通 信先將二進(jìn)制信號(hào)在發(fā)送端調(diào)制成一系列脈沖串信號(hào), 信號(hào)傳入紅外發(fā)射管中, 由紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào), 信號(hào)經(jīng)過紅外信道傳輸?shù)浇邮斩? 接收端將接收 到的光脈沖轉(zhuǎn)換回電信號(hào)。電信號(hào)經(jīng)放大、濾波等處理后,進(jìn)入解調(diào)電路進(jìn)

19、行 解調(diào),還原成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào),最后輸出。利用在 200nm 到 280nm 之間的紫外光通信來。紫外光通信基于大氣散射 和吸收,基本原理是以日盲區(qū)的光譜為載波,將信息電信號(hào)在發(fā)射端調(diào)制,然 后加載至紫外光載波上,信號(hào)通過大氣散射作用傳播,信號(hào)到達(dá)接收端時(shí),接 收端接收紫外光束, 經(jīng)解調(diào)轉(zhuǎn)換成原信號(hào)。 紫外光通信在復(fù)雜環(huán)境下可近距離 通信,且抗干擾、安全性好。射頻頻段的無線電波應(yīng)用最廣泛, 無線電技術(shù)利用導(dǎo)體中電流強(qiáng)度的改變 產(chǎn)生無線電波,通過把信號(hào)調(diào)制到無線電波上進(jìn)行傳輸,在接收端,無線電波5會(huì)引起電磁場(chǎng)變化從而在導(dǎo)體中產(chǎn)生電流, 將信號(hào)從電流中解調(diào)出來就實(shí)現(xiàn)了 通信?？梢姽馔ㄐ?Visib

20、le Light Communications, VLC 技術(shù)指通過把高速信 號(hào)調(diào)制到半導(dǎo)體器件 LED 燈上進(jìn)行傳輸,用光電探測(cè)器接收光載波信號(hào),因 肉眼察覺不到光 LED 燈的高速調(diào)制, 使得 LED 燈同時(shí)具有照明和通信兩個(gè)作 用。室內(nèi)可見光通信是在 LED 燈發(fā)展起來之后新興的一門技術(shù)。通信系統(tǒng)發(fā)射端將信號(hào)調(diào)制成電信號(hào), 再通過 LED 燈轉(zhuǎn)換成光信號(hào)傳輸。 接收端用光電探測(cè)器將可見光信號(hào)接收并轉(zhuǎn)化成電信號(hào),最后解調(diào)信號(hào)讀取。 傳統(tǒng)光通信利用不可見光, 一般是無線電磁波傳播信息。 由于傳統(tǒng)光通信 已經(jīng)很成熟了, 相匹配的標(biāo)準(zhǔn)也是很受業(yè)界支持采用。 傳統(tǒng)的光通信可以利用 中轉(zhuǎn)站傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)

21、的地方,而且覆蓋面特別廣。但無線電占用無線電磁譜,高 頻的無線電磁波還容易被電子設(shè)備干擾, 且對(duì)人體有電磁輻射傷害, 這些缺點(diǎn) 使得可見光通信的優(yōu)點(diǎn)顯現(xiàn)出來。 可見光通信不占用無線電磁譜, 沒有電磁干 擾和電磁輻射, 雖然傳輸距離受到限制, 但從另一方面講可以使得信息不泄漏, 保證了信息的安全。 可見光通信的通信速度可達(dá)兆每秒或百兆每秒, 通過 LED 燈照射就可以傳輸信息,通信速率可以保證多臺(tái)電腦同時(shí)使用。本節(jié)主要介紹了光通信的發(fā)展以及可見光通信的工作原理, 與傳統(tǒng)光通信 不同的是,可見光通信系統(tǒng)所用的可見光波長(zhǎng)范圍為紫色的 380nm 到紅色的 780nm ,這也體現(xiàn)了可見光通信系統(tǒng)既能用

22、來照明,又能用來通信的特點(diǎn)。下 一節(jié)我們會(huì)討論可見光通信在室內(nèi)定位技術(shù)里的應(yīng)用。62.3室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)圖 2-1室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示為室內(nèi)可見光通信系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖,該系統(tǒng)包含白光 LED 光 源、 可見光無線集線器 (VLC Hub 、 計(jì)算機(jī)、 可見光通信適配器 (VLC Adapter 、 光電探測(cè)器(PD 及相應(yīng)信號(hào)處理單元等。計(jì)算機(jī)發(fā)出信息,通過適配器把 信息傳輸?shù)教旎ò迳系墓怆娞綔y(cè)器, 探測(cè)器將光信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào), 在傳入無 線集線器。集線器將信號(hào)處理后通過光源發(fā)射出去,到達(dá)計(jì)算機(jī)接收端時(shí),信 號(hào)被解調(diào)出來,傳入計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通信?？梢姽馔ㄐ畔到y(tǒng)包括下行鏈路 (do

23、wn link和上行鏈路 (up link兩部分,兩 條鏈路都包括發(fā)射和接收。由白光 LED 光源和信號(hào)處理單元完成發(fā)射部分。 LED 主光源在天花板上,每個(gè)用戶的適配器上還都有一個(gè)用戶光源。 7如圖所示為室內(nèi)可見光通信定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖:圖 2-2室內(nèi)可見光通信定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖室內(nèi)可見光通信定位系統(tǒng)包括 LED 燈、光電探測(cè)器、 FPGA 信號(hào)處理模 塊等。 室內(nèi)可見光系統(tǒng)也有上行鏈路和下行鏈路。 其中上行鏈路由用戶發(fā)送信 息至服務(wù)器,下行鏈路由服務(wù)器發(fā)送信息至用戶。在實(shí)驗(yàn)中有三個(gè)兩兩相距 20cm 的 LED 燈在光電探測(cè)器上方,光電探測(cè) 器放置于三個(gè) LED 燈之間。下行鏈路中, LED 燈發(fā)

24、出的光經(jīng)過不同的距離傳 輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器上,接收到來自三個(gè)不同的 LED 燈發(fā)出的光,探測(cè)出距離三 個(gè) LED 燈的距離信息,把距離信息傳輸?shù)?FPGA 模塊, FPGA 模塊把信息進(jìn) 行處理。在 FPGA 模塊中,以其中一個(gè) LED 燈為原點(diǎn),三個(gè) LED 燈組成的三 角形的一邊為 x 軸, 建立坐標(biāo)系, 把接收到的距離信息轉(zhuǎn)化成位置坐標(biāo)信息并 輸出,通過有線的方式傳輸至終端顯示,完成下行鏈路。 8在實(shí)驗(yàn)中用安卓系統(tǒng)來作為終端來顯示數(shù)據(jù), 同時(shí)安卓系統(tǒng)還可以把用戶 的信息還可以發(fā)送回服務(wù)器, 也就是可以實(shí)現(xiàn)上行鏈路。 但安卓可以用多種方 式連接。大致有以下三種方式:1 用音頻接口連接。音頻接口

25、傳輸速率不快,而且以音頻信號(hào)為主,在 這里不是很適合用作信號(hào)傳遞的接口。2 用藍(lán)牙連接。藍(lán)牙可以無線傳播,速率也可以很快,但藍(lán)牙一旦遇到 人多的時(shí)候就有可能連接不上。3 用 USB 接線連接。 USB 接線可以連接到安卓上,雖然是用有線的方 式,但它克服了多個(gè)終端同時(shí)連接的問題,傳輸速率可以很快。是實(shí) 驗(yàn)中比較理想的連接方式。與普通光無線通信和射頻通信相比,可見光通信具有以下突出特點(diǎn) 4:1 可見光無毒無害;2 可見光可以通過室內(nèi) LED 燈安裝,方便快捷。3 發(fā)射功率高。普通光無線通信如果發(fā)射功率一高會(huì)損害人的眼睛,因 而發(fā)射功率不能太高。而可見光無害,發(fā)射功率較高。本章介紹可見光通信系統(tǒng)的

26、組成及室內(nèi)可見光通信定位系統(tǒng)的組成, 是本 實(shí)驗(yàn)所依賴的系統(tǒng), 也是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。 下一章將介紹可見光通信系統(tǒng)中信號(hào)處 理的模塊。9第 3章 通信平臺(tái)的建立3.1信號(hào)處理模塊 FPGA 模塊結(jié)構(gòu)與接口FPGA 是英文 Field -Programmable Gate Array的縮寫, 即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣 列,它是在 PAL 可編程化陣列邏輯 Programmable Array Logic、 GAL 通用陣列 邏輯 Generic Array Logic、 CPLD 復(fù)雜可編程邏輯器件 Complex Programmable Logic Device等可編程器件的基礎(chǔ)上更新一步發(fā)展的產(chǎn)物?，F(xiàn)場(chǎng)

27、可編程門陣列 是專用集成電路 (ASIC Application-specific integrated circuit 領(lǐng)域中的一種半 定制電路,有定制的優(yōu)點(diǎn),且與傳統(tǒng)可編程器件相比,它還有多種門電路 它的出現(xiàn)不但解決了定制電路的不足, 而且克服了原有可編程器件門電路 數(shù)有限的缺點(diǎn)。FPGA 采用邏輯單元陣列 LCA (Logic Cell Array,內(nèi)部包括可配置邏輯 模塊 CLB (Configurable Logic Block 、 輸出輸入模塊 IOB (Input Output Block 和內(nèi)部連線(Interconnect 三個(gè)部分。1 FPGA 可以設(shè)計(jì) ASIC 電路,不

28、需要生產(chǎn)芯片。2 FPGA 可作為試樣測(cè)試全定制或半定制 ASIC 電路。3 FPGA 內(nèi)部有極其豐富的觸發(fā)器和 I/O引腳。4 FPGA 的設(shè)計(jì)周期很短、開發(fā)費(fèi)用很低、風(fēng)險(xiǎn)非常小的器件。FPGA 用芯片中的 RAM 存入程序,根據(jù)程序來設(shè)置工作狀態(tài),當(dāng) FPGA 工作是,需要在 RAM 中寫入程序。程序可以配置 FPGA 的模式,不同的配置 模 式 用 不 同 的 編 程 方 式 寫 入 。 加 電 時(shí) , FPGA 芯 片 將 EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory中的數(shù)據(jù)讀入芯片內(nèi)的編程 RAM 中,完成10后, FPGA 開始工作。斷

29、電后, FPGA 內(nèi)部邏輯關(guān)系消失,這使得 FPGA 可以 重復(fù)使用。 FPGA 編程無須專用的編程器, 用通用的 EPROM 或 PROM 就可以。 要改變程序功能時(shí)只需換一片 EPROM 就可以了。所以, FPGA 可以通過不同 的程序來使用不用的電路功能,這是 FPGA 特別靈活的地方。FPGA 器件需要每次都配置一次,所以配置下載方式也有不同,分為以下 三種:主動(dòng)串行配置方式(AS 和被動(dòng)串行配置方式(PS 和 JTAG 聯(lián)合測(cè) 試工作組 (Joint Test Action Group配置方式。1 主動(dòng)串行 AS 配置方式由 FPGA 器件引導(dǎo)配置過程, 所使用的器件是新型低成本器件

30、, 如 EPCS1、 EPCS4。器件的芯片包含永久性存儲(chǔ)器和四個(gè)引腳接口。 AS 配置芯片有一個(gè) 串行接口來存取數(shù)據(jù), FPGA 主動(dòng)從串行接口讀取數(shù)據(jù)。 AS 配置方式可以通 過 DATA0引腳把數(shù)據(jù)傳入 FPGA ,而且與 DCLK 輸入同步,每一個(gè) DCLK 時(shí) 鐘周期傳輸一位數(shù)據(jù)。 由于這種模式由 FPGA 主動(dòng)去配置接口, 因而這種配置 方式稱為主動(dòng)串行配置方式,即 AS 配置方式。它與 FPGA 的接口為以下簡(jiǎn)單 的 4個(gè)信號(hào)線:a . 串行時(shí)鐘輸入 DCLK :b. AS控制信號(hào)輸入 ASDI ;c . 片選信號(hào) nCS ;d. 串行數(shù)據(jù)輸出 DATA0。2 被動(dòng)串行 PS 配

31、置方式被動(dòng)串行 PS 配置方式是由外接計(jì)算機(jī)或控制器來控制配置過程的配置方 式, 這種方式可以使用下載電纜、 加強(qiáng)型配置器件等配置器件或智能主機(jī)來配 置,配置時(shí) DATA0引腳把數(shù)據(jù)傳入 FPGA ,在 DCLK 上升沿鎖存,每一個(gè)時(shí) 鐘周期傳入一位數(shù)據(jù)。在這種配置方式下,由于 FPGA 被動(dòng)接收配置時(shí)鐘、命 令和數(shù)據(jù), 發(fā)出配置狀態(tài)信號(hào)等, 因而這種配置方式被稱為被動(dòng)串行配置方式, 即 PS 配置方式。與 FPGA 的信號(hào)接口 :e . 配置時(shí)鐘 DCLK ;f . 配置數(shù)據(jù) DATA0;g. 配置命令 nCONFIG ;11h. 狀態(tài)信號(hào) nSTATUS ;i . 配置完成指示 CONF_

32、DONE。3 JTAG 配置方式JTAG 是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試協(xié)議,主要用于測(cè)試芯片。 JTAG 接口用聯(lián)合邊 界掃描接口引腳,配置可用 Altera 下載電纜或主控器。 JTAG 接口由四個(gè)必需 的信號(hào) TDI 、 TDO 、 TMS 和 TCK 以及一個(gè)可選信號(hào) TRST 組成,其中:a . TDI用于測(cè)試數(shù)據(jù)的輸入;b. TDO用于測(cè)試數(shù)據(jù)的輸出;c . TMS模式控制管腳,決定 JTAG 電路 TAP 狀態(tài)機(jī)的跳變;d. TCK測(cè)試時(shí)鐘;e . TRST:如果 JTAG 電路不用,可以連到 GND 。FPGA 正常工作時(shí),配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 Static Random Access Memor

33、y SRAM中, SRAM 單元也被稱為配置存儲(chǔ)器 configure RAM。 SRAM 存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)易失, 在 FPGA 上 電 后, 配置 數(shù)據(jù) 需要由 外部 電路驅(qū)動(dòng) 重新載 入到 芯片內(nèi)的 配置 RAM 中。芯片配置完,寄存器和 I/O管腳需要初始化 initialization 。初始化后 芯片才能正常工作。FPGA 通電后進(jìn)入配置模式 configuration ,接著配置數(shù)據(jù)以每一個(gè)時(shí)鐘周 期一個(gè)數(shù)據(jù)傳入 FPGA 。數(shù)據(jù)傳入完畢后, FPGA 進(jìn)入初始化模式。初始化完 畢,進(jìn)入用戶模式 user-mode 。當(dāng) FPGA 在配置模式和初始化模式下時(shí), I/O管腳處于高阻態(tài)(或內(nèi)

34、部弱上拉狀態(tài),進(jìn)入用戶模式后 ,用戶 I/O管腳就可 以正常工作了。在可見光通信系統(tǒng)中, 從光電探測(cè)器中探測(cè)到的光強(qiáng)信息被輸送入 FPGA 里, FPGA 配置的程序里可以將接收到的光強(qiáng)信息經(jīng)過程序運(yùn)算,得出光電探 測(cè)器所在的坐標(biāo)并輸出。輸出的接口為 UART 串行接口,將在下一節(jié)介紹。12UART 通用異步收發(fā)傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 也稱異步串行通信口,涵蓋了 RS232、 RS449、 RS423、 RS422和 RS485等接 口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范, 這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了通信接口的傳輸速率、 電氣特性、 機(jī)械特性和連接

35、特性等。在實(shí)驗(yàn)中我們所用的標(biāo)準(zhǔn)是 RS232。在 RS-232標(biāo)準(zhǔn)中,字符是以一個(gè)接 一個(gè)的串行(serial 比特串傳輸?shù)?。這種標(biāo)準(zhǔn)需要的傳輸線少,而且配線非 常簡(jiǎn)單、 傳送距離比較遠(yuǎn)。 編碼格式常用的是異步起停 (asynchronous start-stop 格式,這種編碼格式由一個(gè)起始比特(bit 開始,后面有七或八個(gè)數(shù)據(jù)比特, 然后有奇偶校驗(yàn)比特,由一或兩個(gè)停止比特結(jié)束。這種編碼標(biāo)準(zhǔn),如果要發(fā)送 一個(gè)字符,那么至少需要十比特,但也有優(yōu)點(diǎn),那就是傳輸速率、發(fā)送信號(hào)的 速率全都以十劃分。通常代替異步起停方式可以使用高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議 (High-Level Data Link Cont

36、rol或簡(jiǎn)稱 HDLC 。RS-232標(biāo)準(zhǔn)中,邏輯一和邏輯零電壓級(jí)數(shù)被定義了,標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率和連 接器類型也都確定下來了。信號(hào)大小在正負(fù) 3V 到 15V 之間。 RS-232規(guī)定接 近 零 的 電 平 無 效 ; 邏 輯 一 用 負(fù) 電 平 表 示 , 有 效 負(fù) 電 平 的 信 號(hào) 狀 態(tài) 稱 為 傳 號(hào) (marking ,意為 OFF ;邏輯零用正電平表示,有效正電平的信號(hào)狀態(tài)稱為 空號(hào)(spacing ,意為 ON 。供電電源的不同,可能導(dǎo)致不同的電平,±5V 、 ±10V 、±12V 和±15V 都是可能的。本節(jié)主要介紹可見光通信系統(tǒng)中信號(hào)處理

37、模塊 FPGA 及模塊所使用的串 口協(xié)議 RS232。 實(shí)驗(yàn)用需要把信號(hào)從 FPGA 中傳輸出來, 傳入到安卓移動(dòng)平臺(tái) 里,因而還需對(duì)安卓移動(dòng)平臺(tái)做一個(gè)介紹,這部分將放在下一節(jié)。3.2安卓移動(dòng)平臺(tái)為了實(shí)現(xiàn) FPGA 模塊與安卓的連接, 我們需要先了解安卓。本節(jié)介紹安卓 系統(tǒng)的特點(diǎn)和架構(gòu),及如何搭建安卓開發(fā)平臺(tái)。13Android 是一種基于 Linux 內(nèi)核的操作系統(tǒng), 系統(tǒng)開放源代碼, 比較自由, 主要應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備,如智能手機(jī)和平板電腦等,是 Google 公司及手機(jī)聯(lián)盟 聯(lián)合開發(fā)的。安卓作為移動(dòng)平臺(tái)上的載體已經(jīng)越來越深入到我們的生活。 安卓平臺(tái)有以下五種特點(diǎn):1 生態(tài)系統(tǒng)的開放性,開發(fā)的

38、平臺(tái)允許任何第三方加入。2 打破應(yīng)用程序邊界。安卓系統(tǒng)中各個(gè)應(yīng)用均可通過標(biāo)準(zhǔn) API 調(diào)用核心 移動(dòng)設(shè)備功能,系統(tǒng)功能可被應(yīng)用調(diào)用,應(yīng)用也可以被應(yīng)用調(diào)用。3 應(yīng)用程序平等性。每個(gè)應(yīng)用程序都沒有等級(jí)之分,任何應(yīng)用都能被替 換或擴(kuò)展。4 應(yīng)用支持 WEB 嵌入,方便應(yīng)用程序通過 web 展示應(yīng)用內(nèi)容。5 支持后臺(tái)運(yùn)行。安卓基于 Linux 內(nèi)核開發(fā),支持多任務(wù)運(yùn)行。安卓涵蓋核心庫(kù), 核心庫(kù)里提供 JAVA 編程語言核心庫(kù)里的絕大多數(shù)功能。 安卓采用了分層的設(shè)計(jì)構(gòu)架模式,其系統(tǒng)架構(gòu)圖如下:圖 3-1安卓系統(tǒng)架構(gòu)圖 141 最上一層是核心應(yīng)用程序。每一版 Android 發(fā)布的同時(shí)都會(huì)帶有一系列核心應(yīng)

39、用程序包, 里面包含了 SMS 短信、聯(lián)系人管理器、日歷、 email 、地圖、瀏覽器等。這些應(yīng)用用 JAVA 語言編成。除了這些應(yīng)用,第三方開發(fā)的應(yīng)用也屬于這一層。2 應(yīng)用程序框架開發(fā)人員可以完全訪問核心應(yīng)用程序所用的 API 框架。這種架構(gòu)設(shè)計(jì)使 組件很容易就可以被重用, 任何程序都可以使用功能快。 同時(shí)這種重用機(jī)制也 使得應(yīng)用可以十分方便地被替換。 每個(gè)應(yīng)用背后還有一系列服務(wù)和系統(tǒng), 如下:豐富而可擴(kuò)展的視圖(Views 。試圖可用來構(gòu)建應(yīng)用程序。涵蓋了網(wǎng)格 (grids 、列表(lists 、按鈕(buttons 、文本框(text boxes甚至是可嵌 入式的 web 瀏覽器。內(nèi)容提

40、供器(Content Providers 。它使應(yīng)用程序能夠訪問或者共享其他 應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。資源管理器 (Resource Manager 。 它能訪問非代碼資源, 如本地字符串、 圖形和布局文件(layout files等。通知管理器(Notification Manager。它讓應(yīng)用程序可以在狀態(tài)欄中顯示 自定義的提示信息?；顒?dòng)管理器(Activity Manager 。它用來管理應(yīng)用程序生命周期并提供 常用的導(dǎo)航回退功能。3 程序庫(kù)Android 有 C/C+庫(kù),這些庫(kù)可以被調(diào)用。它們?yōu)殚_發(fā)者提供了服務(wù)。其 中核心庫(kù)如下:系統(tǒng) C 庫(kù)一個(gè)從伯克利軟件套件 (BSD Berkeley S

41、oftware Distribution, 是 Unix 的衍生系統(tǒng)繼承而來的標(biāo)準(zhǔn) C 系統(tǒng)函數(shù)庫(kù)(libc ,專門為基于嵌 入式(embedded Linux 的設(shè)備定制。媒體庫(kù)基于 Packet Video Open CORE;該庫(kù)能夠支持多種常用音頻、 視頻格式, 而且支持靜態(tài)圖像文件。 編碼格式有多種, 包括 MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG。15Surface Manager 用來管理和顯示子系統(tǒng),同時(shí)提供 2D 和 3D 圖層的 無縫融合。LibWebCore 一個(gè) web 瀏覽器引擎,支持 Android 瀏覽器和可嵌入史 web 視圖。

42、SGL 底層 2D 圖形引擎。3D libraries基于 OpenGL ES 1.0 APIs實(shí)現(xiàn); 3D 硬件加速或高度優(yōu)化 的 3D 軟加速都基于它。FreeType 用于顯示位圖(bitmap 和矢量(vector 字體。SQLite 一個(gè)輕型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。4 Android 運(yùn)行庫(kù)Android 擁有一個(gè)核心庫(kù),而多數(shù)的程序都運(yùn)行在自己的進(jìn)程里,各自擁 有一個(gè) Dalvik 虛擬機(jī)。 Dalvik 的存在使多線程運(yùn)行成為可能。Android 的核心系統(tǒng)服務(wù)依賴于 Linux 內(nèi)核,而 Linux 內(nèi)核作為硬件和軟 件棧間的抽象層存在。為了開發(fā)安卓軟件以顯示接收數(shù)據(jù)的坐標(biāo)信息, 本

43、節(jié)內(nèi)容介紹如何安裝 Eclipse 安卓開發(fā)平臺(tái)以及如何在電腦端設(shè)置開發(fā)環(huán)境。Eclipse 是一個(gè)基于 Java 的開放可擴(kuò)展開發(fā)平臺(tái)。軟件本身只是框架和服 務(wù), 但通過插件和組件可以構(gòu)建開發(fā)環(huán)境。 Eclipse 附帶了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的插件集, 包括 Java 開發(fā)工具(Java Development Kit, JDK 。安裝過程如下:1 安裝 Java 運(yùn)行環(huán)境 JRE 和 JDK ;2 安裝 Eclipse IDE for Java EE Developers;3 安裝 Android ADT(eclipse 插件,如圖:16 圖 3-2 eclipse軟件截圖4 配置 Android 模

44、擬器。由于 Eclipse 可選用的安卓模擬器較多,實(shí)驗(yàn)中 選用 Genymotion ,以保證運(yùn)行流暢。 圖 3-3電腦端上的安卓虛擬機(jī)截圖17至此已經(jīng)安卓平臺(tái)初步搭建好。 下一步就是利用開發(fā)平臺(tái)開發(fā)出能夠接收 數(shù)據(jù)的軟件。3.3安卓軟件開發(fā)利用 FPGA 傳輸光電探測(cè)器的位置信號(hào), 需要從 FPGA 模塊傳輸出光電探 測(cè)器的數(shù)據(jù)信息, 再接入安卓。 這里我們需要用 JAVA 語言編寫串口接收模塊 的程序。程序的第一步為設(shè)置串口接收數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。主要有public void onClick(View v if (false = bConfiged bConfiged = true;uartInt

45、erface.SetConfig(baudRate, dataBit, stopBit, parity, flowControl;savePreference(;if (true = bConfiged configButton.setBackgroundColor(0xff888888; / color/ GRAY:0xff888888 configButton.setText("Configured"程序的第二步為接收數(shù)據(jù)模塊,用于接收來自串口的數(shù)據(jù)。首先需要設(shè)計(jì)一個(gè) handler 來接收 message 。再設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù) appendData 來讀取數(shù)據(jù)。 Read

46、DataView 用來將數(shù)據(jù)從字符串型轉(zhuǎn)化成浮點(diǎn)型, 方便顯示。 關(guān)鍵代碼如下:/* 創(chuàng)建 handler */final Handler handler = new Handler( Override18public void handleMessage(Message msg for (int i = 0; i < actualNumBytes0; i+ readBufferToChari = (char readBufferi;appendData(readBufferToChar, actualNumBytes0;readDataView(readBufferToChar, ac

47、tualNumBytes0;/* 創(chuàng)建類 handler_thread */private class handler_thread extends Thread Handler mHandler;handler_thread(Handler h mHandler = h;public void run( Message msg;while (true try Thread.sleep(200; catch (InterruptedException e /* uartInterface為 FT311UARTInterface.java 的類,類中的 ReadData 函 數(shù)接收數(shù)據(jù) */st

48、atus = uartInterface.ReadData(4096, readBuffer, actualNumBytes; if (status = 0x00 && actualNumBytes0 > 0 msg = mHandler.obtainMessage(;mHandler.sendMessage(msg;主要的程序在附錄 II 里由于接收的數(shù)據(jù)為字符類型, 在顯示過程中需要把字符類型轉(zhuǎn)化為整型類 型,以方便顯示。我們規(guī)定為以三個(gè) LED 燈組成的等邊三角形的一條邊作為 x 軸建立直角坐標(biāo)系,三個(gè) LED 燈的距離為兩兩 20cm ,從 FPGA 模塊里傳入

49、的數(shù)據(jù)精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位,傳入的數(shù)據(jù)以 XX.XX,XX.XX/n的形式輸入。我 們編寫一個(gè)新的函數(shù), 命名為 readDataView 。 用字符串長(zhǎng)度和特殊的記號(hào)來辨 別輸入信號(hào),信號(hào)一旦滿足上述格式,就把字符串轉(zhuǎn)化成浮點(diǎn)數(shù)。19具體程序如下:public void readDataView(char data, int len if (len = 12 && data2 = 46 && data5 = 44 && data8 = 46 int readBufferToInt;readBufferToInt = new int11;for (

50、int i = 0; i < len; i+ readBufferToInti = datai - 48;floatDataX = readBufferToInt0 * 10 + readBufferToInt1 + readBufferToInt3 / 10 + readBufferToInt4 / 100;floatDataY = readBufferToInt6 * 10 + readBufferToInt7 + readBufferToInt9 / 10 + readBufferToInt10 / 100;數(shù)據(jù)接收并轉(zhuǎn)化之后, 還要一部分為軟件接收位置信息并顯示部分, 這里 我們

51、編寫第二個(gè) Activity 來顯示,命名為 CanvasActivity.java 。其中用到的二 維 畫 圖 類 Canvas 畫 布 。 Activity 中 先 獲 取 屏 幕 的 高 度 screenHeight 、 寬 度 screenWidth 、 分 辨 率 densityDpi 等 信 息 。 再 畫 出 坐 標(biāo) 軸 , 其 中 用 到 了 canvas.drawLine 、 canvas.drawText 等。其中為了使 Canvas 實(shí)時(shí)刷新,在程序 中我們還用到 invalidate (函數(shù)。這個(gè)函數(shù)能使 Canvas 畫布失效,這時(shí)候系 統(tǒng)會(huì)自動(dòng)重新調(diào)用 onDraw

52、 函數(shù)來重繪 Canvas ,從而起到刷新的作用。主要的程序在附錄中:本章介紹安卓移動(dòng)平臺(tái)的基本框架以及在電腦端 搭建好安卓軟件開發(fā)平 臺(tái)。 這些部署工作做好之后, 下一步實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)試如何能將安卓與串口連接 上。2021第 4章 安卓設(shè)備的連接與通信安卓接口為 USB 口,而 FPGA 模塊接口為串口,為了使安卓與 FPGA 模 塊能夠連接到一起,實(shí)驗(yàn)中需要找模塊使它們連接到一塊。通過市場(chǎng)調(diào)研及比較, 為了實(shí)現(xiàn) FPGA 模塊與安卓設(shè)備的連接, 可以選用 FT311D 模塊。同時(shí), 為了測(cè)試模塊的連接性, 實(shí)驗(yàn)中先用電腦端模擬 FPGA 模塊與安卓 設(shè)備連接進(jìn)行調(diào)試。 如果安卓可以與電腦端連

53、接并調(diào)試, 那么安卓與 FPGA 模 塊的連接就容易得多,而且更有利于分辨錯(cuò)誤的來源。下一節(jié)將會(huì)詳細(xì)介紹 FT311D 模塊的基本情況。4.1 FT311D 模塊FT311D 模塊是英商飛特帝亞有限公司 (FTDI推出的可用在多介面的安卓 主控 IC ,可即時(shí)連接由安卓 USB 到 GPIO 、 UART 、 PWM 、 I2C 主控、 SPI 從 或 SPI 主控介面。 FT311D 不需要固件,也不需要驅(qū)動(dòng),有 APK 應(yīng)用程序就可 以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,不用擔(dān)心安卓系統(tǒng)升級(jí),使用簡(jiǎn)便。模塊芯片圖如下:圖 4-1-a FT311D模塊圖正面 圖 4-1-b FT311D模塊圖背面 模塊中含有兩個(gè)

54、 USB 口,一個(gè) USB A型口,一個(gè) micro USB口。 USB 口 為 USB2.0全速 HOST ,速率可以達(dá)到 12 Mbit/s。模塊電源口入口處設(shè)置了 500mA 的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲,能起到保護(hù)作用。 模塊上有四個(gè)直徑 3mm 的安裝孔,利于固定。FT311D 的長(zhǎng) *寬 *高為 50mm*29mm*12mm,工作溫度在 -40°C 至 85°C 之間, 供電電源為 3.3V , IO 口兼容 5V 電平。 在 48MHz 下工作時(shí), 吸收電流為 25mA 。 待機(jī)模式下耗電為 128µA 。芯片能夠?qū)?USB 端口橋接到六個(gè)不同的接口類型, 即 G

55、PIO , UART , I2C , SPI 從控端和主控端。FT311D 在物聯(lián)網(wǎng)、儀器儀表、車載、最新網(wǎng)銀 U 盾、醫(yī)療保健、教育電 子等方面具有廣泛應(yīng)用,是連接智能手機(jī)或平板 USB 轉(zhuǎn)串口的最佳方案。 FT311D 模塊可以實(shí)現(xiàn)連接安卓的功能,但實(shí)驗(yàn)測(cè)試中需要用電腦端來模 擬 FPGA 開發(fā)板與安卓移動(dòng)設(shè)備的連接, 因而需要尋找一個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)電腦端通 過 FT311D 模塊來連接到安卓上。FT311D 開發(fā)板只能用杜邦線連接, 電腦端可以用串口或 USB 來連接。 根 據(jù)這一點(diǎn)并經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)研和比較, 選用 FT232RL 模塊使電腦端的 USB 接口轉(zhuǎn) 成串口連接到 FT311D 開發(fā)版

56、上,就可以實(shí)現(xiàn)電腦端模擬 FPGA ,從而連接到 安卓設(shè)備上來調(diào)試軟件。下面我們來介紹一下 FT232RL 模塊。4.2FT232RL 模塊FT232RL 模塊是由英商飛特帝亞有限公司 FTDI 公司推出的實(shí)現(xiàn) USB 轉(zhuǎn) TTL/CMOS、 GPIO 模塊。其模塊圖如下:22圖 4-2 FT232RL模塊圖串行接口 RS232是單個(gè)設(shè)備與電腦相連接的最常用的方式,因其硬件連 接實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。串行接口 RS232是一種低速串行通信中增加通信距離的單端標(biāo) 準(zhǔn)。模 塊 芯 片 采 用 FT232RL , 數(shù) 據(jù) 傳 輸 穩(wěn) 定 , 波 特 率 最 高 可 達(dá) 3Mbit/s。 FT232RL 芯片里含

57、有 EEPROM ,可用于配置 I/O管腳以及存儲(chǔ) USB 、 VID 、 PID 、序列號(hào)和產(chǎn)品描述信息等。模塊采用帶有四個(gè)插針的 micro USB連接器, 數(shù)據(jù)線與 micro USB接口的 安卓手機(jī)或平板通用,同時(shí)還能保證連接器的穩(wěn)固性。模塊使用 500mA 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲,保障在短路時(shí)也不會(huì)損害電腦;模塊芯 片整合了電平轉(zhuǎn)換模塊, I/O接口的電平支持 5V 至 2.8V 的寬范圍;模塊支持 三種供電方式, 5V 、 3.3V 和外部輸入 1.8至 5V , 從而能夠以 5V 、 3.3V 、 2.8V 、 1.8V 的 CMOS 驅(qū)動(dòng)輸出和 TTL 輸入。模塊上為每組電壓都設(shè)置了濾波電容, 在電壓輸出口還設(shè)置了一個(gè)高品質(zhì) 的鉭電容,保障電源的品質(zhì)。 23模塊上設(shè)置三個(gè)指示燈,分別為電源指示燈(紅色、收和發(fā)指示燈(黃 綠色。FT232RL 模塊上所有的信號(hào)都有引出,方便功能擴(kuò)展。模塊上安裝了四 個(gè)螺絲固定孔,方便安裝使用。模塊上 USB 信號(hào)采用高速差分布線方式,保障數(shù)據(jù)的可靠傳輸。本 節(jié) 跟 上 兩 節(jié) 介 紹 了 實(shí) 驗(yàn) 中 所 用 到 的 兩 塊 芯 片 , 分 別 為 FT311D 和 FT232RL 。下一節(jié)將進(jìn)行連接測(cè)試。4.3電腦端與安卓設(shè)