基于CC1100和MSP430的無線UART實驗設計

作者：時間：2012-07-11 來源：網(wǎng)絡

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隨著計算機技術的發(fā)展和廣泛應用，尤其是在工業(yè)控制領域的應用越來越廣泛，計算機通信顯得尤為重要。串行通信雖然使設備之間的連線大為減少，但隨之帶來串／并轉換和位計數(shù)等問題，這使串行通信技術比并行通信技術更為復雜，串／并轉換可用軟件實現(xiàn)，也可用硬件實現(xiàn)。用軟件實現(xiàn)串行傳送大多采用循環(huán)移位指令將一個字節(jié)由高位到低位(或低位到高位)一位一位依次傳送，這種方法雖然簡單但速度慢，而且大量占用CPU的時間，影響系統(tǒng)的性能。更為方便的實現(xiàn)方法是用硬件，目前微處理器串行接口常用的LSI芯片是UART、USART和ACIA等，不論是哪一種芯片，它們的一種基本功能是實現(xiàn)串／并轉換。正是這些串行接口芯片彌補了串行通信較為復雜這一缺陷。因此在串行通信中，傳輸接口是首先需要解決的基本問題。通用異接收發(fā)送器簡稱UART，是一種應用廣泛的異步串行通信的傳輸接口，專用UART芯片能夠實現(xiàn)比較全面的串行通信功能，而在實際應用中往往只需要使用到UART的部分功能，在設計中如果使用無線數(shù)據(jù)節(jié)點即KM-DONE 433，那么在剩余資源充足的情況下就可以充分利用剩余資源實現(xiàn)所需的UART的功能，這樣就無需再外接專門的UART芯片，從而簡化了電路，縮小了體積、提高了可靠性、并且具有了更大的靈活性。
基于以上考慮，提出一種基于CC1100和MSP430F2132的無線UART實驗設計，實現(xiàn)無線傳感器節(jié)點間的通信。

1 總體設計
無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)通常包括若干個傳感器節(jié)點、一個匯聚節(jié)點和一套管理節(jié)點。大量傳感器節(jié)點隨機部署在監(jiān)測區(qū)域內部或附近，能夠通過自組織方式構成網(wǎng)絡。傳感器節(jié)點具有本地數(shù)據(jù)采集傳輸和轉發(fā)鄰節(jié)點數(shù)據(jù)的雙重功能，傳感器節(jié)點監(jiān)測的數(shù)據(jù)沿著其他傳感器節(jié)點逐跳的進行傳輸，在傳輸過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)可能被多個節(jié)點處理，經(jīng)過多跳后路由到匯聚節(jié)點，最后通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星到達管理節(jié)點。
為簡化網(wǎng)絡結構，設計的網(wǎng)絡結構是由端節(jié)點將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送至路由節(jié)點，再由路由節(jié)點將數(shù)據(jù)進行轉發(fā)，最后通過網(wǎng)關節(jié)點發(fā)送至PC機，整個過程實現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的發(fā)送、轉發(fā)及接收，最終顯示。

2 硬件實現(xiàn)
實驗使用的硬件裝置有端節(jié)點、路由節(jié)點和網(wǎng)關節(jié)點，其中端節(jié)點和路由節(jié)點都是使用的無線通信節(jié)點即KM-DONE 433，如圖1所示。

KM-DONE 433硬件結構采用CC1100無線通信模塊，MCU選用MSP430F2132，具有低功耗特性，兩者的結合使用能滿足本實驗低功耗無線通信的要求。此結構的設計能實現(xiàn)串口通信透明傳輸，可配置各種數(shù)據(jù)格式，并且用戶可選擇保存配置信息，方便下次操作。同時，還能實現(xiàn)任意長度以及不間斷無線數(shù)據(jù)長度的數(shù)據(jù)發(fā)送，并具有防碰撞機制，實現(xiàn)多用戶的數(shù)據(jù)通信。