基于C8051F02X的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
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美國Cygnal公司的系統(tǒng)型MCU芯片C8051F020是完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU芯片，是真正能獨立工作的片上系統(tǒng)(SoC)。與普通單片機相比較，它具有高速、功能強，外設(shè)及功能部件齊全，擴展芯片少，升級維護容易等優(yōu)點，而其具有的片內(nèi)調(diào)試功能，設(shè)計人員可通過JTAG接口進行非侵入式、全速的在系統(tǒng)調(diào)試，是復(fù)雜系統(tǒng)高效、高可靠性的數(shù)字信號處理芯片。
本系統(tǒng)設(shè)計選用此款單片機作為MCU的最主要原因，一方面是由于CIP-51與MCS-51指令完全兼容，可使用標(biāo)準(zhǔn)的8051的匯編器、編譯器及軟件包進行軟件開發(fā)，同時也方便使用人員進行軟件移植;另一方面可充分利用其豐富的通用數(shù)字端口資源，而不用地址/數(shù)據(jù)線復(fù)用，其外圍電路的設(shè)計也可以大大簡化。C8051F02X豐富的端口資源及其分配的靈活性通過使用優(yōu)先權(quán)交叉開關(guān)譯碼器實現(xiàn)，而且所有引腳都采用5 V電壓，且都可以配置為漏極開路或推挽輸出方式和弱上拉。
2.2 DSl2887時鐘芯片
DSl2887是DALLAS公司推出的一款時鐘芯片。該芯片內(nèi)置晶振及電池，無需擔(dān)心掉電停走問題，另外還提供了114 B通用非易失RAM，同時可完成閏年補償和夏令時自動調(diào)整功能，支持Motorola和IN2TEL兩種總線時序。這些優(yōu)點使得該芯片被廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域中。時鐘芯片與單片機之間的電路連接如圖2所示。
2.3 MC35i模塊
MC35i是西門子公司的第一款GPRS模塊，它不僅支持GPRS技術(shù)，還具有TC35i的全部功能：可以在GSM網(wǎng)上進行數(shù)據(jù)、語音、短消息以及傳真的服務(wù);采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)接口，易于集成。MC35i支持GSM900和GSMl800雙頻網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)置SlM卡閱讀器以及支持即插即用的特性，可以把它作為通用的雙頻帶模塊，用來簡單、快速地傳送數(shù)據(jù)。
MC35i有40個引腳，通過一個零阻力插座(Zero Insertion Force，ZIF)連接器引出。這40個引腳可以劃分為五類，即電源、數(shù)據(jù)輸入/輸出、SIM卡、音頻接口和控制。其中第18，19引腳分別作為輸入/輸出引腳與C8051F020的串口1相連;C8051F020通過向MC35i的第18引腳發(fā)送AT命令控制數(shù)據(jù)傳輸，同時根據(jù)第19引腳的返回數(shù)據(jù)來判斷是否有新短信并讀取短信內(nèi)容。第15引腳為點火線IGT(Ignition)，是控制引腳，與C8051F020的P1.5引腳相連;當(dāng)MC35i通電后必須給IGT一個大于100 ms的低電平，模塊才啟動。
3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計
本設(shè)計分為主機和從機兩個部分，主機部分主要是實現(xiàn)對數(shù)據(jù)發(fā)送時間以及數(shù)據(jù)采集器參數(shù)的控制，從機部分主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。
3.1 通信協(xié)議的設(shè)置
主機與從機之間要實現(xiàn)相互通信，首先必須規(guī)定用以傳輸數(shù)據(jù)的協(xié)議。一般來說，主機發(fā)送命令和配置信息給從機，而從機則向主機發(fā)送反饋信息。
本系統(tǒng)主要實現(xiàn)的是主機對從機數(shù)據(jù)發(fā)送時間的控制，當(dāng)主機響應(yīng)時鐘芯片DSl2887的中斷請求進入INTO中斷服務(wù)程序時，主機向從機發(fā)送一個字符‘s’，從機接收到該指令后就開始發(fā)送數(shù)據(jù)。同時數(shù)據(jù)收發(fā)模塊與接收終端之間同樣需要通信協(xié)議以保證傳輸?shù)目煽啃?。?dāng)接收終端在一定的時間內(nèi)(比如5 min)沒有收到數(shù)據(jù)時，向數(shù)據(jù)收發(fā)模塊發(fā)送一條內(nèi)容為‘N’的短信息，示意重發(fā)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)收發(fā)模塊收到短信息后，提取短信息內(nèi)容并判斷是否為‘N’，是則重發(fā)數(shù)據(jù)。從機與數(shù)據(jù)采集器之間的通信也規(guī)定了相應(yīng)的協(xié)議，每一組數(shù)據(jù)前都有相應(yīng)的起始位和長度位，從機通過判斷每一組數(shù)據(jù)的起始位和長度位以保證數(shù)據(jù)接收的正確性。
3.2 主機部分的軟件設(shè)計
在主機部分，關(guān)鍵點在于如何對時鐘芯片進行初始化。初始化過程中，關(guān)閉周期性中斷和時鐘更新結(jié)束中斷，而將時間性中斷設(shè)為每整點一次，每次產(chǎn)生中斷后，讀取小時值，判斷是否能被8整除，如能整除，說明該時刻為O：00，8：00或16：00，則向從機發(fā)送控制信息‘S’，通知數(shù)據(jù)收發(fā)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。主機的INTO中斷服務(wù)程序流程圖如圖3所示。
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