基于S12的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)樣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要闡述基于藍(lán)牙技術(shù)的無(wú)線傳感器技術(shù)模塊的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法。詳細(xì)描述了MC9S12DT128單片機(jī)在CodeWarrior開發(fā)環(huán)境下模/數(shù)轉(zhuǎn)換的中斷控制方式，以及主從藍(lán)牙模塊的驅(qū)動(dòng)過(guò)程。系統(tǒng)包含主從2個(gè)藍(lán)牙模塊：主藍(lán)牙模塊由PC機(jī)控制；從藍(lán)牙模塊采用Freescale公司的MC9S12DT128單片機(jī)作為核心處理器。
關(guān)鍵詞 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 藍(lán)牙技術(shù) MC9S12DT128
引言
　　微傳感器技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使得無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)成為傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量無(wú)處不在的、具有通信與計(jì)算能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)，密集布設(shè)在無(wú)人值守的監(jiān)控區(qū)域，構(gòu)成的能夠根據(jù)環(huán)境自主完成制定任務(wù)的“智能”自治測(cè)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期在無(wú)人值守的狀態(tài)下工作，無(wú)法經(jīng)常為傳感器節(jié)點(diǎn)更換電源，因此能耗成為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題之一，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須盡可能降低系統(tǒng)能耗。本文以無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為理論依據(jù)，以教學(xué)樣機(jī)系統(tǒng)為開發(fā)目標(biāo)，提出了以MC9S12DT128為核心處理器，由藍(lán)牙無(wú)線通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法。
1 硬件設(shè)計(jì)
1.1 系統(tǒng)原理
　　作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，本系統(tǒng)由傳感器單元、信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)處理單元（由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)）、從藍(lán)牙模塊、主藍(lán)牙模塊以及PC工作站7部分組成，如圖1所示。
　　具體工作過(guò)程是：傳感器采集的環(huán)境中的信號(hào)量經(jīng)過(guò)調(diào)理電路，送至MC9S12DT128單片機(jī)的模擬量輸入端口；由單片機(jī)內(nèi)置的ATD模塊實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，并對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行處理，將處理完畢的信號(hào)通過(guò)UART傳送至從藍(lán)牙模塊。主藍(lán)牙模塊由PC機(jī)控制，主從藍(lán)牙模塊通過(guò)藍(lán)牙協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

圖1 系統(tǒng)原理框圖
1.2 MC9S12DT128簡(jiǎn)介
　　MC9S12DT128是Freescale公司的高性能16位單片機(jī)，采用5 V供電，內(nèi)核為比68HC12的內(nèi)核CPU12更快的S12，總線頻率可達(dá)25 MHz。其特點(diǎn)是擁有豐富的I/O模塊和工業(yè)控制專用的通信模塊，如圖2所示，工業(yè)應(yīng)用非常廣泛。

圖2 MC9S12DT128片內(nèi)資源
　　MC9S12DT128單片機(jī)內(nèi)部帶有5 V轉(zhuǎn)換為2.5 V的電壓調(diào)整器，其內(nèi)核電壓僅為2.5 V，功耗很低；片外I/O采用5 V供電，但輸出功率軟件可調(diào)，最低可將輸出功率降低為全功率的50%。此外，單片機(jī)提供了停止模式、休眠模式和等待模式3種低功耗的工作模式供用戶選擇；也可將部分通信模塊設(shè)置為休眠模式，以降低系統(tǒng)的功耗。MC9S12DT128不僅運(yùn)算速度快，而且功耗可以降至很低，適用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
1.3 主從藍(lán)牙模塊
　　本系統(tǒng)包含相互配對(duì)的主從兩個(gè)藍(lán)牙模塊。從藍(lán)牙模塊為日立公司的DOCENGMBM0202藍(lán)牙模塊，遵從藍(lán)牙1.1規(guī)范，射頻輸出為class2級(jí)。其支持多種接口：USB接口、UART接口、PCM語(yǔ)音接口、PIO通用I/O口和ISP接口。另外，本系統(tǒng)中采用UART實(shí)現(xiàn)MC9S12DT128和藍(lán)牙模塊之間的通信，以及藍(lán)牙模塊的驅(qū)動(dòng)和信號(hào)的傳輸。
　　主藍(lán)牙模塊采用基于CSR的BlueCore02芯片開發(fā)的金甌藍(lán)牙開發(fā)平臺(tái)3.0版。它提供了UART、RS232、USB、SPI接口供用戶進(jìn)行開發(fā)、調(diào)試，音頻接口可進(jìn)行藍(lán)牙語(yǔ)音的傳輸。本系統(tǒng)中PC機(jī)通過(guò)RS232接口控制主藍(lán)牙模塊。