基于zigbee無線數(shù)據(jù)收發(fā)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

1、1.總的設(shè)計(jì)方案圖1.上位機(jī)與平板電腦之間無線數(shù)據(jù)傳送模塊的總體設(shè)計(jì)注釋：（1）射頻模塊采用cc2530該模塊是現(xiàn)成的，可以直接利用；（2）工作流程：下位機(jī)發(fā)送指令通過RS232傳給連接下位機(jī)的射頻模塊，該模塊經(jīng)過處理后將信息傳給連接在平板電腦上的射頻模塊，該模塊通過USB接口將信息傳給平板電腦；而平板電腦傳送給下位機(jī)的信息傳遞方式與上述的類似。2 .硬件原理框圖圖2.zigbee無線收發(fā)模塊的硬件工作原理框圖注釋：（1）串口轉(zhuǎn)換電路：實(shí)現(xiàn)RS232 串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換. 因此,可以實(shí)現(xiàn)無線模塊與PC 機(jī)之間的串口數(shù)據(jù)通信（2）無線收發(fā)模塊：采用zigbee射頻部分； 工作原理：CC2430的接收器

2、是基于低-中頻結(jié)構(gòu)之上的，從天線接收的RF信號(hào)經(jīng)低噪聲放大器放大并經(jīng)下變頻變?yōu)?MHz的中頻信號(hào)。中頻信號(hào)經(jīng)濾波、放大，在通過A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。自動(dòng)增益控制，信道過濾，解調(diào)在數(shù)字域完成以獲得高精確度及空間利用率。集成的模擬通道濾波器可以使工作在2.4GHz ISM波段的不同系統(tǒng)良好的共存。 在發(fā)射模式下，位映射和調(diào)制是根據(jù)IEEE 802.15.4的規(guī)范來完成的。調(diào)制(和擴(kuò)頻)通過數(shù)字方式完成。被調(diào)制的基帶信號(hào)經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器再由單邊帶調(diào)制器進(jìn)行低通濾波和直接上變頻變?yōu)樯漕l信號(hào)。最終，高頻信號(hào)經(jīng)過片內(nèi)功率放大器放大以達(dá)到可設(shè)計(jì)的水平。 （3）JTAG接口電路：在線編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)常常cc2

3、430的編程和測(cè)試。引腳定義： TCK測(cè)試時(shí)鐘輸入； TDI測(cè)試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過TDI輸入JTAG口； TDO測(cè)試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過TDO從JTAG口輸出； TMS測(cè)試模式選擇，TMS用來設(shè)置JTAG口處于某種特定的測(cè)試模式。 可選引腳TRST測(cè)試復(fù)位，輸入引腳，低電平有效。（4） 電源模塊：選用了AH805 升壓穩(wěn)壓器,這樣就可以將干電池提供的3V 電壓變壓至5V ,滿足MAX232 電路的供電. 而3V 電壓為CC2430 模塊和J TAG模塊提供穩(wěn)定電壓.。 小注：MAX232是專為RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片。3.硬件設(shè)計(jì)電路圖（1）cc2430的典型應(yīng)用電路使用一個(gè)

4、非平衡天線,連接非平衡變壓器可使天線性能更好。電路中的非平衡變壓器由電容C341和電感L341、L321、L331以及一個(gè)PCB微波傳輸線組成，整個(gè)結(jié)構(gòu)滿足RF輸入/輸出匹配電阻(50)的要求。內(nèi)部T/R交換電路完成LNA和PA之間的交換。R221和R261 為偏置電阻，電阻R221主要用來為32 MHz的晶振提供一個(gè)合適的工作電流。用1個(gè)32 MHz 的石英諧振器（XTAL1）和2個(gè)電容（C191 和C211）構(gòu)成一個(gè)32 MHz 的晶振電路。用1個(gè)32.768 kHz 的石英諧振器（XTAL2）和2個(gè)電容（C441 和C431）構(gòu)成一個(gè)32.768 kHz的晶振電路。電壓調(diào)節(jié)器為所有要求1

5、.8 V 電壓的引腳和內(nèi)部電源供電，C241和C421電容是去耦合電容,用來電源濾波,以提高芯片工作的穩(wěn)定性。（2）JTAG接口電路 JTAG引腳定義：TCK測(cè)試時(shí)鐘輸入；TDI測(cè)試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過TDI輸入JTAG口；TDO測(cè)試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過TDO從JTAG口輸出；TMS測(cè)試模式選擇，TMS用來設(shè)置JTAG口處于某種特定的測(cè)試模式?？蛇x引腳TRST測(cè)試復(fù)位，輸入引腳，低電平有效。含有JTAG口的芯片種類較多，如CPU、DSP、CPLD等。（3）串口通信模塊接口電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)了串口轉(zhuǎn)換電路,可以實(shí)現(xiàn)RS-232 串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換. 因此,可以實(shí)現(xiàn)無線模塊與下位機(jī)之間的串口數(shù)據(jù)通信.設(shè)計(jì)了RS

6、-232 電平轉(zhuǎn)換電路,這里采用了電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232 來實(shí)現(xiàn)串口連接。（4）總體硬件設(shè)計(jì)電路圖整個(gè)CC2430 模塊與計(jì)算機(jī)的串行通信過程如下: 下位機(jī)將RS - 232 串口數(shù)據(jù)通過R1 IN 和R2 IN 傳輸?shù)組AX232 ,由MAX232 將RS - 232 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TTL 數(shù)據(jù),再通過R1OU T 和R2OU T 傳送到CC2430 ;同時(shí),CC2430 通過P0. 3 和P0. 4 將數(shù)據(jù)傳送給MAX232 ,由MAX232 將TTL 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RS - 232 數(shù)據(jù),再通過T1OU T 和T2OU T 將數(shù)據(jù)傳送給下位機(jī)。同時(shí),選用了AH805 升壓穩(wěn)壓器,這樣就可以將干

7、電池提供的3V 電壓變壓至5V ,滿足MAX232 電路的供電. 而3V 電壓為CC2430 模塊和J TAG模塊提供穩(wěn)定電壓. 此外,這里還設(shè)計(jì)了一個(gè)復(fù)位電路,通過復(fù)位開關(guān)可以進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位,復(fù)位電路與CC2430 的引腳10 連接,且低電平有效。3. 軟件設(shè)計(jì)本次軟件設(shè)計(jì)主要分為兩部分：（1）一部分是在CC2430 上通過異步串行接口向下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)；（2）另一部分是通過串口接收數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后,再將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給下位機(jī).。而串口接收處理并發(fā)送數(shù)據(jù)的程序,主要涉及到對(duì)中斷服務(wù)程序的調(diào)用,對(duì)接收數(shù)據(jù)的處理后再發(fā)送。這里的串口發(fā)送子程序首先是判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送完畢,沒有發(fā)完才繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)

8、,發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)先把數(shù)據(jù)送入串口0 的數(shù)據(jù)收發(fā)緩沖器(U0DBUF) ,CC2430 模塊的串口通信是只要你不停放數(shù)據(jù)到U0DBUF 就行,當(dāng)然事先要設(shè)置好你所需要的串口,具體的數(shù)據(jù)發(fā)送是由硬件完成,編程的時(shí)候不需要考慮這些. 因?yàn)镃C2430 的內(nèi)核是一個(gè)51 核,所以每次的傳輸都是一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)的,也就是說每次只能一個(gè)字母一個(gè)字母的發(fā)送數(shù)據(jù). 在這里,發(fā)送函數(shù)做了個(gè)等待中斷標(biāo)志的處理,也就是送一個(gè)字節(jié)到緩沖器,需要等待中斷的產(chǎn)生,當(dāng)中斷產(chǎn)生了,說明U0DBUF 里的數(shù)據(jù)已經(jīng)被發(fā)送出去了,這時(shí)才可以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù),同時(shí)在繼續(xù)發(fā)送前還得把中斷標(biāo)志清零. 需要指出的是,如果是需要一組數(shù)據(jù)一組數(shù)據(jù)的接收或者傳送的話,就必須不停的調(diào)用函數(shù),直到把整個(gè)數(shù)組中的數(shù)據(jù)都傳送完之后再停止. 在這個(gè)發(fā)送主程序里,先是調(diào)用發(fā)送函數(shù)發(fā)送了一個(gè)字符串,之后清除已發(fā)送數(shù)據(jù),再發(fā)送一個(gè)字符串,之后進(jìn)行延時(shí)處理,再循環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù). 本次軟件設(shè)計(jì)的另一部分是實(shí)現(xiàn)通過串口