基于DSP的近距離無線通信的嵌入式數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)設(shè)計

3．2 無線通信模塊設(shè)計

3．2．1 藍(lán)牙模塊設(shè)計

藍(lán)牙模塊采用BTM0604C2P。它內(nèi)嵌藍(lán)牙芯片BlueCore4-Ext，兼容藍(lán)牙2．0+EDR規(guī)范，最高支持3 Mbps的數(shù)據(jù)速率，外置天線，有效距離為10 m，具有標(biāo)準(zhǔn)的UART接口。

DSP與藍(lán)牙模塊之間通過HCI協(xié)議層建立連接。HCI(Host Controller InteRFace，主機(jī)控制器接口)協(xié)議，為DSP提供了一個訪問藍(lán)牙模塊內(nèi)部基帶控制器和鏈路管理器的命令接口，可以獲取藍(lán)牙芯片的配置參數(shù)。

本設(shè)計中，DSP和藍(lán)牙模塊之間采用UART方式進(jìn)行通信。DSP使用的控制信號除了異步串行通信收發(fā)信號SCIRXD和SCITXD外，還有4個控制信號，分別與藍(lán)牙模塊的LNK、CLR、RTS和CTS引腳相連。其中，LNK腳用于指示藍(lán)牙主機(jī)和從機(jī)連接是否建立，地面設(shè)備PC機(jī)為藍(lán)牙主機(jī)，DSP作為藍(lán)牙從機(jī)；CLR腳用于切換藍(lán)牙模塊的工作模式，包括參數(shù)設(shè)置模式和數(shù)據(jù)傳輸模式；RTS和CTS腳為“請求發(fā)送”和“清除發(fā)送”引腳，用于實現(xiàn)DSP和藍(lán)牙模塊之間的對話，使數(shù)據(jù)正常傳輸。

藍(lán)牙模塊的SLEEP引腳，既可以使藍(lán)牙模塊在休眠和喚醒狀態(tài)間切換，也可以用于清除藍(lán)牙模塊內(nèi)嵌芯片記憶的配對主機(jī)地址。這些功能的實現(xiàn)由按鍵控制，通過區(qū)別按鍵的時長加以區(qū)分所需實現(xiàn)的功能。藍(lán)牙模塊的復(fù)位信號RESET輸入低電平脈沖時有效，而且要求脈沖寬度大于5 ms。

3．2．2 紅外模塊設(shè)計

紅外模塊采用HP公司的紅外收發(fā)器芯片HSDL_1001和紅外編解碼器芯片HSDL_7001，二者均遵循IrDA 1．O協(xié)議。紅外信號的收發(fā)使用PWM方案，采用RZI編碼調(diào)制解調(diào)，調(diào)制脈沖寬度為3／16位，調(diào)制頻率為38 kHz。由于硬件接口的限制，嵌入式系統(tǒng)中紅外通信的速率為9 600～ll5200 bps。紅外數(shù)據(jù)的傳輸以幀為基本單位，傳輸過程中采用1 6位的CRC碼進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗。

系統(tǒng)采用Maxim公司的芯片MAX3110作為DSP的SPI接口和HSDL_7001的UART接口之間的轉(zhuǎn)換芯片。MAX3110和HSDL_7001均使用外部無緣晶體振蕩電路供電，所用的晶振大小分別為1．843 2 MHz和3．686 4 MHz。需要下載的數(shù)據(jù)，首先經(jīng)過紅外編解碼器編碼，再通過紅外收發(fā)器上集成的發(fā)光二極管以紅外光信號的形式向PC機(jī)發(fā)送。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)的功能時序流程如圖5所示。DSP部分程序用C語言編寫，結(jié)合硬件電路對數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行處理和控制。主要的中斷應(yīng)用有ARlNC429信號采集中斷和紅外通信請求中斷。系統(tǒng)的工作流程以時序控制流程為主線。系統(tǒng)初始化之后，進(jìn)行任務(wù)選擇與執(zhí)行。若特定的I／O口置1，則進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲程序，采集數(shù)據(jù)并存至CF卡；若I／O口置O，則進(jìn)入數(shù)據(jù)下載程序，等待主設(shè)備的連接請求，鑒權(quán)并建立相應(yīng)的連接，讀取CF卡數(shù)據(jù)，并通過無線通信模塊向主設(shè)備發(fā)送。

結(jié)語

本文根據(jù)某工業(yè)現(xiàn)場電子設(shè)備的特殊應(yīng)用需求，提出了一種基于無線通信技術(shù)的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用DSP與FPGA協(xié)同控制方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和存儲，利用紅外和藍(lán)牙模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線下載；用紅外和藍(lán)牙代替有線線纜和插拔存儲卡等傳統(tǒng)數(shù)據(jù)下載方式，操作方便，避免了傳統(tǒng)方式可能造成的機(jī)械故障。此記錄系統(tǒng)滿足了該工業(yè)現(xiàn)場電子設(shè)備的數(shù)據(jù)記錄需求，能夠?qū)崟r記錄設(shè)備的電氣信號和控制時序，采樣速率大于1 kHz，并且能夠連續(xù)記錄約1 GB的數(shù)據(jù)。本設(shè)計是將無線通信技術(shù)應(yīng)用于該工業(yè)現(xiàn)場電子設(shè)備中的一次嘗試，相關(guān)抗干擾和安全性等問題有待于更深入的研究。