畢業(yè)設(shè)計（論文）基于wifi soc的無線通信模塊系統(tǒng)程序設(shè)計

1、南 京 工 程 學 院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)作 者： 學 號： 系 部： 通信工程學院 專 業(yè)： 通信工程 題 目： 基于WIFI Soc的無線通信模塊 系統(tǒng)程序設(shè)計 指導教師： 評閱者： 2021 年 6月 南 京 System Programming for WIFI Soc Wireless CommunicationModelA Dissertation Submitted toNanjing Institute of TechnologyFor the Academic Degree of Bachelor of ScienceByDongliang Ni Supervised by

2、Engineer Junsheng YueCollege of Communication EngineeringNanjing Institute of Technology 摘要在無線網(wǎng)絡(luò)的高速開展中，標準已經(jīng)成為了全球無線網(wǎng)絡(luò)開展的主流方向之一，與此同時，在當前數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速開展的后PC時代，嵌入式系統(tǒng)己經(jīng)深入到生活和工作的方方面面，嵌入式應(yīng)用拉近人與計算機的距離，形成一個人機和諧的工作與生活環(huán)境，并將發(fā)揮更大的作用。現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，編輯多個領(lǐng)域，本文的設(shè)計可以看作是物聯(lián)網(wǎng)的一個小分支。本文正是結(jié)合WIFI網(wǎng)絡(luò)和嵌入式ARM系統(tǒng)的優(yōu)勢和特點，通過對WIFI網(wǎng)絡(luò)IEEE

3、802.11協(xié)議標準和嵌入式arm uCOS-II系統(tǒng)深入分析和理解，將兩者結(jié)合，設(shè)計基于WIFI soc的無線通信模塊系統(tǒng)。文中給出了系統(tǒng)原理圖和程序代碼，對系統(tǒng)的實現(xiàn)做了闡述，詳細介紹了HLK-WIFI-RS232M01無線模塊的WIFI接入和 TinyM0Cortex-M0的復位、初始化、發(fā)送和接收的子程序，以及802.11協(xié)議棧的局部實現(xiàn)，并給出了驗證結(jié)果。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；WIFI Soc RS232M01；802.11協(xié)議；ARM TinyM0Cortex-M0AbstractRapid development in wireless networks, the 802.11 sta

4、ndard has become the mainstream of global wireless networks one direction, at the same time, in the current digital information technology and network technology, the rapid development of post-PC era, embedded systems have been deep into the life and work all aspects of embedded applications to narr

5、ow the distance between people and computers to form a man-machine harmonious working and living environment, and will play a greater role. The Internet of Things is now widely used, edit many areas, this design can be seen as a small branch network objects.This is the combination of WIFI networks a

6、nd embedded ARM systems and characteristics of something, through the IEEE 802.11 protocol standard WIFI network and embedded arm uCOS-II system, in-depth analysis and understanding, the two combine, design is based on wireless communication module WIFI soc system.In this paper, the system schematic

7、 and program code, implementation of the system has been discussed, details of the HLK-WIFI-RS232M01 wireless module WIFI access and TinyM0-Cortex-M0 reset, initialize, send and receive subroutine, and some 802.11 protocol stack implementation, and gives the validation results.Key word：Internet of t

8、hings ;WIFI Soc RS232M01;ARM TinyM0Cortex-M0; Protocols目錄第一章 緒論11.1 引言11.2 現(xiàn)狀和開展方向21.3 研究方向5第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計62.1 系統(tǒng)設(shè)計方案62.1 硬件平臺概述72.1.1 Tiny M0概述72.1.2 串口WIFIHLK-WIFI-RS232M0概述92.2 硬件連接電路10第三章 軟件設(shè)計與實現(xiàn)133.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)133.2 軟件總體設(shè)計163.2 初始化程序設(shè)計173.2.1 目標板初始化173.2.2 引腳初始化193.2.3 串口初始化213.3 UART數(shù)據(jù)收發(fā)程序設(shè)計233.3.1 UART

9、 數(shù)據(jù)發(fā)送程序233.3.2 UART 數(shù)據(jù)接收程序243.4 WIFI模塊程序設(shè)計263.4.1 發(fā)送數(shù)據(jù)到WIFI模塊263.4.2 掃描網(wǎng)絡(luò)283.4.3 參加網(wǎng)絡(luò)293.4.4 斷開網(wǎng)絡(luò)303.4.5 TCP連接313.4.6 復位323.4.7 參數(shù)配置333.4.8 WIFI數(shù)據(jù)幀處理37第四章 系統(tǒng)測試394.1 測試平臺介紹394.1.1 TKStudio集成開發(fā)環(huán)境394.1.2 TKScope CK100仿真器404.1.3 K-Flash的使用414.1.4 串口調(diào)試助手434.2 系統(tǒng)硬件連接444.3 系統(tǒng)軟件測試454.3.1 編譯工具設(shè)置454.3.2 仿真器設(shè)置

10、474.3.3 軟件編譯鏈接514.3.4 軟件調(diào)試524.3.5 網(wǎng)絡(luò)測試56第五章 總結(jié)與展望58致謝60參考文獻：61附錄TinyM0電路原理圖62第一章 緒論1.1 引言物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的。當時基于互聯(lián)網(wǎng)、RFID技術(shù)、EPC標準，在計算機互聯(lián)網(wǎng)的根底上，利用射頻識別技術(shù)、無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，構(gòu)造了一個實現(xiàn)全球物品信息實時共享的實物互聯(lián)網(wǎng)“Internet of things簡稱物聯(lián)網(wǎng)，這也是在2003年掀起第一輪華夏物聯(lián)網(wǎng)熱潮的根底。2009年1月28日，奧巴馬就任美國總統(tǒng)后，與美國工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次“圓桌會議，作為僅有的兩名代表之一，IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“

11、智慧地球這一概念，建議新政府投資新一代的智慧型根底設(shè)施。而今天，“智慧的地球戰(zhàn)略被不少美國人認為與當年的“信息高速公路有許多相似之處，同樣被他們認為是振興經(jīng)濟、確立競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略能否掀起如當年互聯(lián)網(wǎng)革命一樣的科技和經(jīng)濟浪潮，不僅為美國關(guān)注，更為世界所關(guān)注。可以說，物聯(lián)網(wǎng)描繪的是充滿智能化的世界。在物聯(lián)網(wǎng)的世界里，物物相連、天羅地網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術(shù)充分運用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，在這個整合的網(wǎng)絡(luò)當中，存在能力超

12、級強大的中心計算機群，能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機器、設(shè)備和根底設(shè)施實施實時的管理和控制，在此根底上，人類可以以更加精細和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，到達“智慧狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。當?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)信號，像一片“無線云彩一樣覆蓋我們的每一個城市上空和覆蓋我們每一個家庭，每一個商業(yè)樓宇的時候，一個全新的景象，向我們展示了以下的圖畫： 千家萬戶家庭中的各種電表，水表，煤氣表內(nèi)的無線單片機，通過Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)，以很低功耗，和供電公司等能源通過者保持著網(wǎng)絡(luò)實時聯(lián)系，家庭內(nèi)的數(shù)字顯示系統(tǒng)，會通知你，何時能源價格最低，你可以使用低價格能源付費，同時如果你的能源設(shè)備出現(xiàn)問題，能

13、源公司也會第一時間搶修。 繳費和抄表，更是全自動中完成. 都市林立的商業(yè)大樓內(nèi)部，數(shù)以萬計的工作無線傳感器，包括安防，溫度，濕度，煙霧報警等等，全部采用已經(jīng)具有的WI-FI網(wǎng)絡(luò)進行自動無線連接，中心控制系統(tǒng)，根據(jù)這些無線傳感器的大量的信息，調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)，監(jiān)控大樓平安，是商業(yè)大廈更平安，更節(jié)能. 巨大的物流倉庫，大型貨車，鏟車來來往往， 每件貨物上都安裝了具有定位功能的WI-FI無線單片機芯片，通過倉庫內(nèi)已經(jīng)布設(shè)的802.11無線網(wǎng)絡(luò)，每件貨物都可以精確的定位，也可以容易獲得貨物的詳細信息 聽起來好似不可能，但這正是已經(jīng)廣泛普及的標準自組織無線網(wǎng)絡(luò)和Wi-Fi無線單片機帶給你的，今天就可以在你手

14、中實現(xiàn)的實實在在的現(xiàn)實場境。 面對這樣的場境，我們會感慨萬千，這不正是電子工程師們多年來的“將一切用無線連接起來的的夢想嗎？當一片片“無線云彩密布我們城市上空時，當我們熟悉的ARM單片機，裝上Wi-Fi的智慧的時候， 我們的夢想正在加速變成現(xiàn)實 標準和WI-FI技術(shù)和ARM 32位無線單片機的結(jié)合，給單片機技術(shù)的開展，帶來了一場全新的革命，由此而產(chǎn)生的巨大市場和廣泛的應(yīng)用，是我們每個電子工程師都應(yīng)該關(guān)注的。1.2 現(xiàn)狀和開展方向2009年10月24日，在中國第四屆中國民營科技企業(yè)博覽會上，西安優(yōu)勢微電子公司宣布：中國的第一顆物聯(lián)網(wǎng)的中國芯“唐芯一號芯片研制成功，中國已經(jīng)攻克了物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。

15、唐芯一號芯片是一顆超低功耗射頻可編程片上系統(tǒng)PSoC，可以滿足各種條件下無線傳感網(wǎng)、無線個域網(wǎng)、有源RFID等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的特殊需要，為我國的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的開展奠定了根底。物聯(lián)網(wǎng)的開展，也是以移動技術(shù)為代表的普適計算和泛在網(wǎng)絡(luò)開展的結(jié)果，帶動的不僅僅是技術(shù)進步，而是通過應(yīng)用創(chuàng)新進一步帶動經(jīng)濟社會形態(tài)、創(chuàng)新形態(tài)的變革，塑造了知識社會的流體特性，推動面向知識社會的下一代創(chuàng)新創(chuàng)新2.0形態(tài)的形成。移動及無線技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)的開展，使得創(chuàng)新更加關(guān)注用戶體驗，用戶體驗成為下一代創(chuàng)新的核心。開放創(chuàng)新、共同創(chuàng)新、群眾創(chuàng)新、用戶創(chuàng)新成為知識社會環(huán)境下的創(chuàng)新新特征，技術(shù)更加展現(xiàn)其以人為本的一面，以人為本的創(chuàng)新隨著物聯(lián)網(wǎng)

16、技術(shù)的開展成為現(xiàn)實。 作為物聯(lián)網(wǎng)的積極推動者的歐盟那么夢想建立“未來物聯(lián)網(wǎng)。歐盟信息社會和媒體司2021年5月公布的?未來互聯(lián)網(wǎng)2021：一個業(yè)界專家組的愿景?報告指出，歐洲正面臨經(jīng)濟衰退、全球競爭、氣候變化、人口老齡化等諸多方面的挑戰(zhàn)，未來互聯(lián)網(wǎng)不會是萬能靈藥，但我們堅信，未來互聯(lián)網(wǎng)將會是這些方面以及其他方面解決方案的一局部甚至是主要局部。報告談及的未來物聯(lián)網(wǎng)的四個特征：未來互聯(lián)網(wǎng)根底設(shè)施將需要不同的架構(gòu)，依靠物聯(lián)網(wǎng)的新Web效勞經(jīng)濟將會融合數(shù)字和物理世界從而帶來產(chǎn)生價值的新途徑，未來互聯(lián)網(wǎng)將會包括物品，技術(shù)空間和監(jiān)管空間將會別離。涉及物聯(lián)網(wǎng)的就有兩項。作者認為，當務(wù)之急是：擺脫現(xiàn)有技術(shù)的束

17、縛，價值化頻譜，信任和平安至關(guān)重要，用戶驅(qū)動創(chuàng)新帶來社會變化，鼓勵新的商業(yè)模式。然而目前的物聯(lián)網(wǎng)依舊存在著問題1、國家平安問題中國大型企業(yè)、政府機構(gòu)，如果與國外機構(gòu)，進行工程合作，如何確保企業(yè)商業(yè)機密、國家機密不被泄漏？這不僅是一個技術(shù)問題，而且還涉及到國家平安問題，必須引起高度重視。 2、隱私問題 在物聯(lián)網(wǎng)中，射頻識別技術(shù)是一個很重要的技術(shù)。在射頻識別系統(tǒng)中，標簽有可能預先被嵌入任何物品中，比方人們的日常生活物品中，但由于該物品比方衣物的擁有者，不一定能夠覺察該物品預先已嵌入有電子標簽以及自身可能不受控制地被掃描、定位和追蹤，這勢必會使個人的隱私問題受到侵犯。3、商業(yè)模式 物聯(lián)網(wǎng)商用模式有待

18、完善。4、物聯(lián)網(wǎng)的政策和法規(guī)。物聯(lián)網(wǎng)不是一個小產(chǎn)品，也不是只是一個小企業(yè)可以做出來，做起來，它不僅需要技術(shù)，它更是牽涉到各個行業(yè)，各個產(chǎn)業(yè)，需要多種力量的整合。這就需要國家的產(chǎn)業(yè)政策和立法上要走在前面，要制定出適合這個行業(yè)開展的政策和法規(guī)，保證行業(yè)的正常開展。5、技術(shù)標準的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)。我們都知道互聯(lián)網(wǎng)開展到今天，有一件事是解決的非常好，就是標準化問題解決的非常好，全球進行傳輸?shù)膮f(xié)議TCP/IP協(xié)議，路由器協(xié)議，終端的構(gòu)架與操作系統(tǒng)，這些都解決的非常好，因此，我們可以在全世界任何一個角落，使用每一臺電腦連接到互聯(lián)網(wǎng)中去，可以很方便的上網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)開展過程中，傳感、傳輸、應(yīng)用各個層面會有大量的技術(shù)出

19、現(xiàn)，可能會采用不同的技術(shù)方案。如果各行其是，那結(jié)果是災難的，大量的小而破的專用網(wǎng)，相互無法連通，不能進行聯(lián)網(wǎng)，不能形成規(guī)模經(jīng)濟，不能形成整合的商業(yè)模式，也不能降低研發(fā)本錢。因此，盡快統(tǒng)一技術(shù)標準，形成一個管理機制，這是物聯(lián)網(wǎng)馬上就要面對問題，開始時，這個問題解決得好，以后就很容易，開始解決不好，積重難返，那么以后問題就很難解決。這個問題和第一問題又是相關(guān)聯(lián)，如果政府沒有專門的部門來管理和協(xié)調(diào)，沒有相應(yīng)的政策和法規(guī)，何來標準的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)？ 6、管理平臺的形成。物聯(lián)網(wǎng)是什么？我們經(jīng)常會說RFID，這只是感知，其實感知的技術(shù)已經(jīng)有，雖然未必說成熟，但是開發(fā)起來并不難。但是物聯(lián)網(wǎng)的價值在什么地方？在于

20、網(wǎng)，而不在于物。7、應(yīng)用的開發(fā)。物聯(lián)網(wǎng)的價值不是一個可傳感的網(wǎng)絡(luò)，而是必須各個行業(yè)參與進來進行應(yīng)用，不同行業(yè)，會有不同的應(yīng)用，也會有各自不同的要求，這些必須根據(jù)行業(yè)的特點，進行深入的研究和有價值的開發(fā)。Wi-Fi(wlan 無線局域網(wǎng))作為當今無線領(lǐng)域最為熱門的一個技術(shù)， 已經(jīng)應(yīng)用到各行各業(yè)中。它使用TCP 標準通訊，技術(shù)成熟可靠，傳輸速率快，各種配套的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備十分豐富，使用者接受程度最高， 全球免費使用，是區(qū)域無線通訊的首選方案。目前，國內(nèi)外對WIFI無線局域網(wǎng)的研究主要集中在以下幾個方面：(1)無線局域網(wǎng)標準的制定：現(xiàn)在的無線局域網(wǎng)標準比擬多，共有12個標準(8021l、80211aj和8

21、021In)，局面比擬混亂，迄今還沒有一個統(tǒng)一的標準，一定程度上阻礙了無線局域網(wǎng)的開展。(2)無線局域網(wǎng)效勞質(zhì)量QoS的提高：由于無線局域網(wǎng)帶寬和速率的限制和有線網(wǎng)絡(luò)相比，要想在無線網(wǎng)絡(luò)上暢快淋漓地運行語音和視頻這類對帶寬有著巨大胃口的應(yīng)用，就必須為無線網(wǎng)絡(luò)引入QoS效勞保障機制。通過對WLAN的MAC層協(xié)議提出改良，以支持多媒體傳輸，支持所有WLAN無線播送接口的效勞質(zhì)量QOS保證機制。(3)無線局域網(wǎng)平安的研究：由于無線局域網(wǎng)采用電磁波作為載體，在空氣中傳輸數(shù)據(jù)，作為一個完全開放的系統(tǒng)，更容易被竊聽、入侵和破壞，相對于有線網(wǎng)絡(luò)存在更大的平安威脅。通過對WLAN的MAC層進行了修改與整合，定

22、義了嚴格的加密格式和鑒權(quán)機制，以改善WLAN的平安性。(4)無線局域網(wǎng)速率的提高：現(xiàn)在速率最高的且比擬成熟的標準是8021la最高速率為54MbpS，希望通過新技術(shù)和新的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法將WLAN的傳輸速率增加至lOOMbps以上，提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐性能。(5)無線局域網(wǎng)與其它同頻段的網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備的共存性問題：藍牙(Bluetooth)，家庭射頻(HomeRF)，HiperLAN2，DECT，微波爐，車庫電動門等，有的是同處于246頻段，有的共同工作在5G頻段上，相互之間存在干擾問題。再就是無線傳感網(wǎng)絡(luò)，雖然無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用，由于技術(shù)等方面的制約還有待時日，但是最近幾年，隨著計算本錢

23、的下降以及微處理器體積越來越小，已經(jīng)為數(shù)不少的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開始投入使用。1.3 研究方向本課題的設(shè)計主要是針對當前無線局域網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍主要是用在PC機上，而在嵌入式領(lǐng)域的無線局域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用很少，從而考慮將嵌入式系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)相結(jié)合來實現(xiàn)嵌入式的無線接入網(wǎng)絡(luò)。通過對無線局域網(wǎng)IEEE80211b協(xié)議標準和嵌入式系統(tǒng)的深入理解和分析，利用基于ARM內(nèi)核的嵌入式處理器、嵌入式操作系統(tǒng)uCosII和8021lb的無線網(wǎng)卡來實現(xiàn)無線接入。本論文的工作主要表達在嵌入式平臺的設(shè)計、串口WIFI模塊設(shè)計、系統(tǒng)程序開發(fā)三局部。第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計方案本系統(tǒng)的任務(wù)是以ARM開發(fā)模塊和WIFI無線模塊

24、為主要部件，以較低的本錢完成復雜的WIFI接入與通信功能，實現(xiàn)用非PC機控制WIFI無線網(wǎng)卡即WIFI無線模塊，并提供可加載應(yīng)用通信軟件，完成簡單的應(yīng)用，該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于基于現(xiàn)代WIFI網(wǎng)絡(luò)的實時接入、遠程控制與調(diào)度領(lǐng)域。我們的任務(wù)那么主要是完成基于WIFI soc無線通信模塊的網(wǎng)絡(luò)接入、控制與數(shù)據(jù)傳輸，主要包括硬件平臺的搭建和軟件設(shè)計兩局部。該系統(tǒng)程序的目標是以WIFI SoC芯片為核心，設(shè)計支持802.11協(xié)議的無線通信模塊。并且要求是基于arm結(jié)構(gòu)的WIFI soc芯片，利用keil aem開發(fā)平臺來完成。如以下圖所示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖。ARM控制平臺Wifi Soc模塊串口工作站W(wǎng)ifi

25、AP 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖初步設(shè)計方案打算使用由深圳(成都)無線龍科技潛心研究1 年之久，基于GainSpan 的Wi-Fi 無線片上系統(tǒng)SoC的GS1010 完全開發(fā)系統(tǒng)。GainSpan GS1010 SOC 是一個高度集成、超低功耗無線片上系統(tǒng)SOC，它包含一個802.11 射頻前端、媒體控制器MAC和基帶處理器，片上FLASH 和片上SRAM，一個應(yīng)用處理器，和豐富的IO 外設(shè)，所有這些資源都集中在一個0mmx10mmx 體積，采用QFN 封裝的芯片內(nèi)。無線龍?zhí)峁〨S1010-PK 開發(fā)平臺，是一套完整的無線傳感器節(jié)點軟件解決方案，并且電池的壽命可到達數(shù)年。GS1010-PK 開發(fā)套件包含了

26、快速開發(fā)所需要的所有硬件，和容易上手、方便開發(fā)的所有應(yīng)用軟件。該平臺集成的功能很完善，開發(fā)起來也很簡便，但是由于資金的問題，這套開發(fā)系統(tǒng)原廠是要求捆綁銷售，不單獨提供硬件，并且資金太高，最總我們放棄了該方案，另辟蹊徑。最終我們確定該系統(tǒng)開發(fā)我們采用模塊化的結(jié)構(gòu)， WIFI模塊，然后用一個ARM控制平臺來控制這塊WIFI模塊，用來實現(xiàn)WIFI模塊的控制?？偨Y(jié)，初始方案是使用GS1100 集成SoC，結(jié)果由于資金問題失敗了；最總方案，內(nèi)置無線協(xié)議的WIFI模塊和ARM控制板。2.1 硬件平臺概述為了實現(xiàn)我們的設(shè)計方案，我們通過網(wǎng)絡(luò)搜集資料，最終決定采用TinyM0開發(fā)平臺和串口WIFI模塊。Tin

27、yM0是ZLG周立功公司為企業(yè)用戶、電子工程師和高校師生設(shè)計推出的一款基于Cortex-M0內(nèi)核的開發(fā)板， 核心控制器基于NXP公司最新推出的LPC1100系列芯片，該款開發(fā)板應(yīng)用靈活簡單，在短時間內(nèi)工程師即可輕松掌握，是學習、開發(fā)Cortex-M0的不二之選。HLK-UART-WIFI M0是深圳市海凌科電子開發(fā)的一款串口WIFI模塊，該模塊內(nèi)置WIFI 協(xié)議棧和串口傳輸協(xié)議，支持arm平臺，開發(fā)簡易。 Tiny M0概述TinyM0是廣州致遠電子為企業(yè)用戶和高校師生設(shè)計的一款開發(fā)工具，核心微控制器采用的NXP公司最新推出的LPC1100系列Cortex-M0內(nèi)核芯片。LPC1100系列微控

28、制器采用了ARM公司最新發(fā)布的Cortex-M0內(nèi)核，工作頻率高達50MHz，功耗低至150A/MHz，性能卓越、應(yīng)用簡單，更突出的是，它能夠顯著降低所有8/16位應(yīng)用的代碼長度，并且具有極低的市場定價，其價值和易用性比現(xiàn)有的8/16位微控制器更勝一籌，為追求ARM架構(gòu)的8/16位用戶提供了一種全新的32位解決方案。TinyM0開發(fā)板實物如圖2.2所示，由TKScope CK100仿真器和TinyM0核心板兩局部組成，中間通過郵票孔連接。TinyM0可以整體使用，也可斷開獨立使用，應(yīng)用簡單靈活。圖 TinyM0開發(fā)工具實物圖1 功能特點 標配MCU：LPC1114； MCU工作頻率50MHz；

29、 應(yīng)用靈活：TinyM0由TinyM0 ICE和TinyM0核心板兩局部組成，中間通過郵票孔連接。TinyM0可以整體使用，也可斷開分別使用，用法極為靈活便捷。 集成USB下載仿真器：支持KEIL，IAR和TKStudio等主流開發(fā)環(huán)境，開發(fā)板斷開后TinyM0 ICE可以作為通用調(diào)試仿真開發(fā)工具使用； 標準核心板接口：TinyM0核心板電路為LPC111x芯片的最小系統(tǒng)，硬件支持間距的標準排針。用戶可以將TinyM0核心板配套自己的底板使用，進行產(chǎn)品開發(fā)； 支持多款芯片：TinyM0全面支持NXP LPC111x系列LQFP48引腳封裝的芯片和LPC1300系列LQFP48引腳封裝的芯片，用

30、戶可以根據(jù)自己所設(shè)計產(chǎn)品的要求隨時更換核心控制器。2 硬件資源 LPC1100系列Cortex-M0處理器采用馮諾依曼架構(gòu) 內(nèi)置嵌套向量中斷控制器NVIC； 集成一個單周期乘法器； 片上Flash程序存儲器大小最高可達32K，支持在系統(tǒng)編程ISP和在應(yīng)用編程IAP； SRAM最高可達8KB； 2個SPI控制器，帶有FIFO，可按多種協(xié)議進行通信；2.1.2 串口WIFIHLK-WIFI-RS232M0概述1 產(chǎn)品描述 SOC 芯片，性價比極高，質(zhì)量穩(wěn)定，內(nèi)置WIFI 協(xié)議棧和串口傳輸協(xié)議，接口信號5V、地、RX 、TX 四線連 接；注意：模塊通訊電平有RS232 和 TTL 兩種接口，具體參數(shù)

31、聯(lián)系供給商 模塊簡潔、體積小，22*60*7 mm； 用戶接口開發(fā)簡單快捷，串口驅(qū)動 ； MSC51/PIC/ARM7 等 8、32 位單片機輕易驅(qū)動，驅(qū)動代碼極少；2 產(chǎn)品參數(shù) 支持UART 數(shù)據(jù)接口，波特率：19.2k / 38.4k / 57.6k / 115.2k bps ； 無線數(shù)據(jù)速率支持802.11b，最高速率11M ； 集成802.11 MAC 協(xié)議軟件功能； 支持根底網(wǎng)絡(luò)中的STA 應(yīng)用； 支持OPEN/WEP 方式的鑒權(quán)； 支持共享密鑰方式的wep64/wep128 數(shù)據(jù)加密傳輸； 在自動聯(lián)網(wǎng)模式下，模塊能自動掃描目標網(wǎng)絡(luò)，斷線自動重連 ； 在手動聯(lián)網(wǎng)模式下，通過命令觸發(fā)連

32、接和斷開，用戶靈活控制； 支持RAW/UDP/TCP 格式的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸； 支持7 組根本參數(shù)設(shè)置，最多可以連接7 個目的網(wǎng)絡(luò)； 支持通過用戶接口進行參數(shù)配置； 支持固件程序通過網(wǎng)絡(luò)在線升級； 支持外接天線，UFL 接口，發(fā)射功率最大100mW，接收靈敏度-90dBm WIFIHLK-WIFI-RS232M0該模塊為基于UART接口的主要設(shè)備和無線局域網(wǎng)間實現(xiàn)平安連接提供了最正確的解決方案，可廣泛用于UART接口設(shè)備外擴平安的無線局域網(wǎng)功能的應(yīng)用場合。 硬件連接電路1 TinyM0的串口引腳。串行通信又分為異步與同步兩種。通用異步收發(fā)器UART：Universal Asynchronous R

33、eceiver Transmitter正是設(shè)備間進行異步串行通信的關(guān)鍵模塊。它的主要作用如下所示： 處理數(shù)據(jù)總線和串行口之間的串/并、并/串轉(zhuǎn)換； 通信雙方只要采用相同的幀格式和波特率，就能在未共享時鐘信號的情況下，僅用兩根信號線Rx和Tx就可以完成通信過程； 采用異步方式，數(shù)據(jù)收發(fā)完成后，可以通過中斷或置位標志位的方式通知微控制器進行處理，大大提高微控制器的工作效率。假設(shè)參加一個適宜的電平轉(zhuǎn)換器，UART還能用于RS-232C和RS-485通信。UART應(yīng)用非常廣泛， 、工業(yè)控制、PC等應(yīng)用中都要用到UART。LPC1100系列Cortex-M0微控制器具有一個符合16C550工業(yè)標準的異步

34、串行口UART。此口同時增加了調(diào)制解調(diào)器Modem接口，DSR、DCD和RI Modem信號是只用于LQFP48和PLCC44封裝的管腳配置。圖3.8 UART引腳描述使用UART與PC機通訊，如圖3.9所示。由于PC機串口是RS-232C電平，所以連接時需要使用RS-232C轉(zhuǎn)換器。LPC1700系列芯片就是通過UART0進行ISP操作的； LPC1100RS-232轉(zhuǎn)換器PCCOM1/COM2TXDTXDRXDRXDGND圖3.9 使用串口與PC機通訊2 WIFI引腳TX表示網(wǎng)卡發(fā)送數(shù)據(jù)到計算機RX表示網(wǎng)卡從計算機接收數(shù)據(jù)GND RX TX +5V圖3.10 WIFI引進示意圖3 Tiny

35、M0與WIFI連接WIFIWIFIWIFI_GND。連接WIFIRX。第三章 軟件設(shè)計與實現(xiàn)通過TinyM0 arm開發(fā)板控制串口WIFI模塊的網(wǎng)絡(luò)接入和控制。串口WIFI的協(xié)議都內(nèi)置，所以只要通過串口進行控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收就可以對串口WIFI模塊進行控制。3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1 HLK-UART-WIFI M0A系統(tǒng)結(jié)構(gòu)WIFI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)B典型應(yīng)用方案圖3.2 串口WIFI典型應(yīng)用方案C聯(lián)網(wǎng)模式WLAN 模塊提供了自動和手動兩種聯(lián)網(wǎng)模式供用戶選擇。在自動聯(lián)網(wǎng)模式下，無需用戶任何干預，WLAN 模塊在上電復位后自動進行網(wǎng)絡(luò)掃描和連接。如果發(fā)生下面的一種情況，WLAN 模塊將自動重新連接：否否是是上

36、電復位掃描網(wǎng)絡(luò)將掃描結(jié)果與設(shè)置參數(shù)比擬連接網(wǎng)絡(luò)匹配成功連接成功網(wǎng)絡(luò)已連接在自動模式下，所有聯(lián)網(wǎng)的過程都由WLAN模塊自動完成，無需用戶干預，為用戶提供一種最簡單的使用方式。要成功連接網(wǎng)絡(luò)，用戶只需在首次使用時一次性設(shè)置至少一組根本參數(shù)。之后，WLAN模塊會在每次上電復位后自動掃描網(wǎng)絡(luò)，如果檢測到設(shè)置好的目的網(wǎng)絡(luò)那么自動進行連接，并在連接成功后向用戶發(fā)出聯(lián)網(wǎng)成功消息，用戶接收到該消息后即可正常傳輸數(shù)據(jù)。如果中間出現(xiàn)意外斷網(wǎng)，模塊會自動進行重連。在目的網(wǎng)絡(luò)的AP已關(guān)閉或WLAN模塊已經(jīng)脫離AP信號覆蓋區(qū)域的情況下，WLAN模塊會進入自動掃描狀態(tài)，直到再次掃描的可用網(wǎng)絡(luò)。本模塊最多可同時設(shè)置7個目的

37、網(wǎng)絡(luò)。在當前區(qū)域內(nèi)存在多于一個目的網(wǎng)絡(luò)的情況下，WLAN模塊將自動連接第一個可用網(wǎng)絡(luò)。在手動聯(lián)網(wǎng)模式下，用戶需要通過發(fā)送命令來控制WLAN模塊連接和斷開網(wǎng)絡(luò)。2 Tiny M0 Cortex-M0 處理器是一個入門級entry-level的32 位ARM Cortex 處理器，設(shè)計用在更寬范圍的嵌入式應(yīng)用中。該處理器包含以下特性，給開發(fā)者提供了極大的便利： 結(jié)構(gòu)簡單，容易學習和編程； 功耗極低，運算效率高； 出色的代碼密度； 確定、高性能的中斷處理； 向上與 Cortex-M 處理器系列兼容。 TinyM0結(jié)構(gòu)圖3.5 Cortex-M0 的具體實現(xiàn) 軟件總體設(shè)計由系統(tǒng)軟件流程框圖可以看出，首

38、先完成系統(tǒng)的初始化，這里的初始化指的是TinyM0的初始化，因為WIFI模塊的初始化可以手動完成。初始化包含三個局部：目標板、引腳和串口的初始化。然后建立一個主程序用來WIFI模塊的控制，包括WIFI根本參數(shù)設(shè)置和WIFI數(shù)據(jù)的收發(fā)，最好關(guān)閉WIFI接入點。額外可以單獨對WIFI模塊進行其他設(shè)置，如模塊的復位、網(wǎng)絡(luò)的掃描，至于關(guān)閉接入點是對自動聯(lián)網(wǎng)的模式下的。關(guān)閉接入點WIFICloseAp() ;復位WIFIReset();掃描網(wǎng)絡(luò)ScanNetWork();WIFI 參數(shù)設(shè)置Wifi_Para_set(TCP);WIFI通訊數(shù)據(jù)處理ProcessWIFIData();開始main()系統(tǒng)初

39、始化HardWareInit();圖3.6 系統(tǒng)軟件流程框圖 初始化程序設(shè)計初始化包含三個局部：目標板、引腳和串口的初始化。 目標板初始化存放器匯總圖3.7 UART存放器結(jié)構(gòu)圖LPC1100系列Cortex-M0微控制器UART局部的存放器結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。并且此UART具有Modem模塊。UART所包含的存放器，除數(shù)鎖存器訪問位DLAB包含在U0LCR7中，能夠使能除數(shù)鎖存器的訪問。/* Function name: targetInit* Descriptions: 初始化目標板*/void targetInit (void) INT32U i, uiRegVal; extern vo

40、id *_GpvVectorTable; zyIrqDisable(); SYSMEMREMAP = 0x02; /* 異常向量表重映射*/ VTOR = (unsigned long)_GpvVectorTable; SYSOSCCTRL = 0x00; /* 振蕩器頻率工作范圍選擇 */ PDRUNCFG &= (0x1ul 5); /* 系統(tǒng)振蕩器上電*/ for ( i = 0; i 0x100; i+ ) /* 等待振蕩器穩(wěn)定*/ SYSPLLCLKSEL = MAIN_CLKSRCSEL_VALUE; /*選擇系統(tǒng)振蕩器OSC */ SYSPLLCLKUEN = 0x00; /*切

41、換時鐘源*/ SYSPLLCLKUEN = 0x01; /*更新時鐘源 */ while (!(SYSPLLCLKUEN & 0x01) /*等待更新完成*/ uiRegVal = SYSPLLCTRL; uiRegVal &= 0x1FF;SYSPLLCTRL = (uiRegVal | (PLL_PVALUE 5) | PLL_MVALUE); /*預分頻：M+1 與 2*P */ PDRUNCFG &= (0x01ul 7); /*系統(tǒng)MAIN PLL上電*/ while (!(SYSPLLSTAT & 0x01) /*等待鎖定*/ MAINCLKSEL = 0x03; /*選擇PLL輸

42、出*/ MAINCLKUEN = 0x01; /*更新MCLK時鐘源選擇*/ MAINCLKUEN = 0x00; /*翻轉(zhuǎn)更新存放器*/ MAINCLKUEN = 0x01; while (!(MAINCLKUEN & 0x01) /*等待更新完成*/ SYSAHBCLKDIV = SYS_AHB_DIV_VALUE; /*SYStem AHB時鐘分頻*/ SYSAHBCLKCTRL |= (1ul 16); /*使能AHB總線時鐘*/ /*否那么無法配置ICON*/ zyIrqEnable(); zyIfInit(); return; 引腳初始化結(jié)束開始應(yīng)引腳設(shè)置/* Function n

43、ame: pinInit* Descriptions: 引腳初始化函數(shù)*將初始化所有對用戶開發(fā)的引腳的配置,完成引腳連接,上下拉電阻設(shè)置*/void pinInit (void) IOCON_PIO0_0 = PIO0_0_CON; /* PIO0_0 引腳配置 */ IOCON_PIO0_1 = PIO0_1_CON; /* PIO0_1 引腳配置 */ IOCON_PIO0_2 = PIO0_2_CON; /* PIO0_2 引腳配置 */ IOCON_PIO0_3 = PIO0_3_CON; /* PIO0_3 引腳配置 */ IOCON_PIO0_4 = PIO0_4_CON; /*

44、PIO0_4 引腳配置 */ IOCON_PIO0_5 = PIO0_5_CON; /* PIO0_5 引腳配置 */ IOCON_PIO0_6 = PIO0_6_CON; /* PIO0_6 引腳配置 */ IOCON_PIO0_7 = PIO0_7_CON; /* PIO0_7 引腳配置 */ IOCON_PIO0_8 = PIO0_8_CON; /* PIO0_8 引腳配置 */ IOCON_PIO0_9 = PIO0_9_CON; /* PIO0_9 引腳配置 */ IOCON_PIO0_10 = PIO0_10_CON; /* PIO0_10引腳配置 */ IOCON_PIO0_11

45、 = PIO0_11_CON; /* PIO0_11引腳配置 */ IOCON_PIO1_0 = PIO1_0_CON; /* PIO1_0 引腳配置 */ IOCON_PIO1_1 = PIO1_1_CON; /* PIO1_1 引腳配置 */ IOCON_PIO1_2 = PIO1_2_CON; /* PIO1_2 引腳配置 */ IOCON_PIO1_3 = PIO1_3_CON; /* PIO1_3 引腳配置 */ IOCON_PIO1_4 = PIO1_4_CON; /* PIO1_4 引腳配置 */ IOCON_PIO1_5 = PIO1_5_CON; /* PIO1_5 引腳配置

46、 */ IOCON_PIO1_6 = PIO1_6_CON; /* PIO1_6 引腳配置 */ IOCON_PIO1_7 = PIO1_7_CON; /* PIO1_7 引腳配置 */ IOCON_PIO1_8 = PIO1_8_CON; /* PIO1_8 引腳配置 */ IOCON_PIO1_9 = PIO1_9_CON; /* PIO1_9 引腳配置 */ IOCON_PIO1_10 = PIO1_10_CON; /* PIO1_10引腳配置 */ IOCON_PIO1_11 = PIO1_11_CON; /* PIO1_11引腳配置 */ IOCON_PIO2_0 = PIO2_0_

47、CON; /* PIO2_0 引腳配置 */ IOCON_PIO2_1 = PIO2_1_CON; /* PIO2_1 引腳配置 */ IOCON_PIO2_2 = PIO2_2_CON; /* PIO2_2 引腳配置 */ IOCON_PIO2_3 = PIO2_3_CON; /* PIO2_3 引腳配置 */ IOCON_PIO2_4 = PIO2_4_CON; /* PIO2_4 引腳配置 */ IOCON_PIO2_5 = PIO2_5_CON; /* PIO2_5 引腳配置 */ IOCON_PIO2_6 = PIO2_6_CON; /* PIO2_6 引腳配置 */ IOCON_P

48、IO2_7 = PIO2_7_CON; /* PIO2_7 引腳配置 */ IOCON_PIO2_8 = PIO2_8_CON; /* PIO2_8 引腳配置 */ IOCON_PIO2_9 = PIO2_9_CON; /* PIO2_9 引腳配置 */ IOCON_PIO2_10 = PIO2_10_CON; /* PIO2_10引腳配置 */ IOCON_PIO2_11 = PIO2_11_CON; /* PIO2_11引腳配置 */ IOCON_PIO3_0 = PIO3_0_CON; /* PIO3_0 引腳配置 */ IOCON_PIO3_1 = PIO3_1_CON; /* PIO

49、3_1 引腳配置 */ IOCON_PIO3_2 = PIO3_2_CON; /* PIO3_2 引腳配置 */ IOCON_PIO3_3 = PIO3_3_CON; /* PIO3_3 引腳配置 */ IOCON_PIO3_4 = PIO3_4_CON; /* PIO3_4 引腳配置 */ IOCON_PIO3_5 = PIO3_5_CON; /* PIO3_5 引腳配置 */ 串口初始化LPC1100系列Cortex-M0微控制器UART接口具有中斷功能，而且由嵌套向量中斷控制器NVIC管理，UART位于NVIC中斷通道21。UART接口中斷與嵌套向量中斷控制器NVIC的關(guān)系如圖4.2所示

50、。UART中斷占用NVIC的通道21，中斷使能存放器ISER用來控制NIVC通道的中斷使能。當ISER 21=1時，通道21中斷使能，即UART中斷使能。中斷優(yōu)先級存放器IPR用來設(shè)定NIVC通道中斷的優(yōu)先級。IPR515:8用來設(shè)定通道21的優(yōu)先級，即UART中斷的優(yōu)先級。具體的設(shè)定方法可參考“嵌套向量中斷控制器NVIC一節(jié)。當UART接口的優(yōu)先級設(shè)定且中斷使能后，假設(shè)觸發(fā)條件滿足時，那么會觸發(fā)中斷。當處理器響應(yīng)中斷后將自動定位到中斷向量表，并根據(jù)中斷號從向量表中找出UART中斷處理的入口地址，然后PC指針跳轉(zhuǎn)到該地址處執(zhí)行中斷效勞函數(shù)。因此，用戶需要在中斷發(fā)生前將UART的中斷效勞函數(shù)地址UART_IRQ_HANDLER保存到向量表中。UART中斷主要分為5類：接收中斷、發(fā)送中斷、接收線狀態(tài)中斷、Modem中斷和自動波特率中斷，如圖3.1