【導(dǎo)讀】撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。研究智能家庭網(wǎng)關(guān)的工作原理，并且制定明確的轉(zhuǎn)換準(zhǔn)則。熟悉和掌握GSM移動(dòng)通。件部分，其中以單片機(jī)作為微控制器,實(shí)現(xiàn)代碼轉(zhuǎn)換。試、改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)通過GSM短信息方式和家庭網(wǎng)關(guān)之間的通信。通過短消息業(yè)務(wù)，GSM用戶能在幾秒鐘內(nèi)與。GSM網(wǎng)絡(luò)是目前發(fā)展較成熟的數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍幾乎遍及全國。從國內(nèi)外文獻(xiàn)和資料來看，GSM的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以其良好的可。家庭網(wǎng)關(guān)在未來數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)中處于核心地位，在目前的所有方案中都。被列為一個(gè)重要的組成部分。信節(jié)點(diǎn)間的通信和控制功能。

　　

【正文】 實(shí)現(xiàn)對(duì) GSM 短消息收發(fā)模塊和 CC2500 射頻模塊的控制和通信。 (1) MSP430F49 微處理器簡(jiǎn)介 MSP430F149 單片機(jī) (或稱為微控制器 )，是一種具有超低功耗特性的功能強(qiáng)大的單片機(jī)。其存儲(chǔ)器模塊是目前業(yè)界所有內(nèi)部集成 Flash 存儲(chǔ)器產(chǎn)品中能耗最低的一種，同其它武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 微處理器相比，既縮小了線路板空間，又降低了系統(tǒng)成本，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)調(diào)試及實(shí)際應(yīng)用都表現(xiàn)出較明顯的優(yōu)點(diǎn)，它具有以下特點(diǎn) [11]。 (1) 超低功耗 MSP430F149 運(yùn)行在 1MHz 時(shí)鐘、 條件下時(shí)，消耗電流僅 280181。A。 (2) 低電源電壓范圍： ~。 (3) 強(qiáng)大的處理能力 MSP430F149 具有豐富的尋址方式，片內(nèi)寄存器數(shù)量多，存儲(chǔ)器可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)算，具 有高效的查表處理方法，這些特點(diǎn)保證了可以 編制出高效的程序。MSP430F149 的中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時(shí)靈活方便。當(dāng)系統(tǒng)處于省電的備用狀態(tài)時(shí)，用中斷請(qǐng)求將它喚醒只需 6181。s。 (4) 豐富的片上外圍模塊 MSP430F149 集成了較多的片上外圍資源，可實(shí)現(xiàn)多種功能。它由以下部分組成：基礎(chǔ)時(shí)鐘模塊，包括 1 個(gè)數(shù)控振蕩器 (DCO)和頻率為 8MHz、 32768Hz的兩個(gè)晶體振蕩器；看門狗定時(shí)器 Watchdog Timer 可用作通用定時(shí)器；帶有 3 個(gè)捕捉 /比較寄存器的 16 位定時(shí)器 Timer_A 和 Timer_B； 6 個(gè) 8 位并行端口，其中 2 個(gè)具有中斷功能；兩通道串行通信接口可用于異步或同步 (UART/SPI)模式；具有多達(dá) 60KB FLASH ROM 和2KB RAM，便于運(yùn)算處理。 (5) 適應(yīng)工業(yè)級(jí)運(yùn)行環(huán)境 MSP430F149 的運(yùn)行環(huán)境溫度范圍為 40~85℃，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品適合運(yùn)行于工業(yè)環(huán)境下。 (2) MSP430F149 微處理器外圍電路設(shè)計(jì) MSP430F149 微處理器外圍電路原理圖如圖 10 所示。由于 MSP430F149 芯片內(nèi)部已經(jīng)集成了大量功能模塊，所以 MSP430F149 芯片外圍只需要連接少量的元器件，即可滿足設(shè)計(jì)的要 求。 MSP430F149 微處理器的外圍電路包括復(fù)位電路、晶體振蕩器電路、 MAX232電平轉(zhuǎn)換電路以及電源電路。 MSP430F149 微處理器的電源電路與 TC35 模塊的電源電路為同一電路，只不過這里的電源電壓為經(jīng)過 TI 的 AMS1117 芯片電平轉(zhuǎn)換后的 +。 為了減少各個(gè)模塊之間的信號(hào)干擾，在每塊電路板上都需要相當(dāng)多的旁路電容來抵消電源線的電感 [12]，各個(gè)模塊的地線也需要分開走線，然后在接電源處將各模塊地線相連接。 D V c c1P / A 32P / A 43P / A 54P / A 65P / A 76V R E F +7X I N8X O U T / T C L K9V e R E F +10V R E F / V e R E F 11P / T A C L K12P / T A 013P / T A 114P / T A 215P / S M C L K16P1.5/TA017P1.6/TA118P1.7/TA219P2.0/ACLK20P2.1/TAINCLK21P2.2/CAOUT/TA022P2.3/CA0/TA123P2.4/CA1/TA224P2.5/Rosc25P2.6/ADC12CLK26P2.7/TA027P3.0/STE028P3.1/SIMO029P3.2/SOMI130P3.3/UCLK031P3.4/UTXD032P / U R X D 033P / U T X D 134P / U R X D 135P / T B 036P / T B 137P / T B 238P 39P 40P 41P 42P / T B C L K43P 44P 45P 46P 47P / M C L K48P5.5/SMCLK49P5.6/ACLK50P5.7/TBoutH51XT2OUT52XT2IN53TDO/TDI54TDI55TMS56TCK57RST/NMI58P6.0/A059P6.1/A160P6.2/A261AVss62DVss63AVcc64U5M S P 430 F 149X T 1C 15C 16+ 10KR7C 1410uFC4C 1+1V S +2C 13C 2+4C 25V S 6T 2O U T7R 2I N8R 2O U T9T 2I N10T 1I N11R 1O U T12R 1I N13T 1O U T14GND15V C C16U4M A X 23 2DR X 1T X 1R X 0TX0T X 0T X 1R X I N 1R X I N 0 R X 0R X 1T X O U T 0T X O U T 1123456789J3D C on ne c t or 9123456789J4D C on ne c t or 9T X O U T 0R X I N 0R X I N 1T X O U T 1RESETS W 1S W P B10uFC5+ 10KR8R E S E T+ C 20C 2610uFC 17C 22C 24+ 圖 10 MSP430F149 外圍電路原理圖 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 智能家庭網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計(jì) 智能家庭 網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為 GSM 短消息收發(fā)模塊接口程序和 CC2500 射頻通信模塊接口程序兩部分。 GSM 短消息收發(fā)模塊接口程序分為： UART0 接口初始化； GSM 模塊的初始化；獲取短消息內(nèi)容的 0、 1 序列；分析 0、 1 序列，獲取其中有用信息并存儲(chǔ)等四部分。 CC2500 射頻通信模塊接口程序分為： UART1 接口初始化；與 STC12LE5410AD 單片機(jī)串口通信；將轉(zhuǎn)換后的消息內(nèi)容傳送給 CC2500 射頻通信模塊等三部分。在 CC2500 射頻模塊部分， CC2500 芯片已經(jīng)與 STC12LE5410AD 單片機(jī)相連接，當(dāng) CC2500 射頻模塊通電后， STC12LE5410AD會(huì)立即對(duì) CC2500芯片進(jìn)行初始化，這樣就省去了利用 MSP430F149微處理器對(duì) CC2500 芯片進(jìn)行復(fù)雜的初始化過程， CC2500 射頻模塊部分對(duì)外的實(shí)際數(shù)據(jù)接口為 UART1 接口。 智能家庭網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) (1) 程序設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介 智能家庭網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)核心是 MSP430F149 微處理器的軟件設(shè)計(jì)，現(xiàn)在先簡(jiǎn)單介紹一下 MSP430F149 微處理器的開發(fā)環(huán)境。 TI 公司的 MSP430 系列微處理器在 Windows 平臺(tái)上的調(diào)試集成環(huán)境軟件是 IAR 公司的 Embedded Workbench 和 CSPY。 IAR 公司的 Embedded Workbench 是一個(gè)適應(yīng)各種不同 CPU 的目標(biāo)系統(tǒng)開發(fā)的集成環(huán)境。它提供方便且功能豐富的窗口界面，使開發(fā)和調(diào)試的效率大大提高。 Workbench 包含的實(shí)用工具有：具有語法表現(xiàn)能力的文本編輯器、編譯器、匯編器、連接器、函數(shù)庫管理器、實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化的 Make 工具、內(nèi)嵌 C 語言級(jí)和匯編級(jí)的調(diào)試器 CSPY。 Workbench具有以下基本特性：可在 Windows9x/2K/NT 下運(yùn)行；分層次的項(xiàng)目管理； Windows 風(fēng)格的可視 化用戶界面；必要時(shí)可用 Make 重新編譯、匯編和連接文件： Workbench 的所有工具都完全集成在一起，以方便使用；支持直觀的拖放功能；有超文本風(fēng)格的操作幫助。 Windows 版的 CSPY 是一個(gè)針對(duì)嵌入式應(yīng)用程序的、功能強(qiáng)大的高級(jí)語言交互式調(diào)試器。 CSPY 可以與 Workbench 集成在一起使用。它具有較多的菜單命令，對(duì)于經(jīng)常用到的調(diào)試操作提供了相應(yīng)的工具按鈕。 CSPY 調(diào)試器的工作方式有多種。它可以工作在模擬方式下 (Simulation)；也可以經(jīng)過 JTAG 接口與目標(biāo)硬件系統(tǒng)連接起來，工作在仿真方式下(Emulation)。在模擬方式下，目標(biāo)系統(tǒng)的工作過程有調(diào)試主機(jī)以軟件模擬來實(shí)現(xiàn)，用戶可以通過各種不同類型的窗口來觀察調(diào)試程序的運(yùn)行過程，或者說，在目標(biāo)硬件系統(tǒng)產(chǎn)生前已經(jīng)可以驗(yàn)證程序的設(shè)計(jì)思想和程序結(jié)構(gòu)。而在仿真方式下，整個(gè)調(diào)試過程是在目標(biāo)硬件系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)行下進(jìn)行的，不僅可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)思想和軟件，還可以實(shí)際判斷目標(biāo)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，調(diào)試完后產(chǎn)生的程序代碼直接可以運(yùn)行在最終的目標(biāo)系統(tǒng)上 [13]。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 (2) 主程序設(shè)計(jì)流程 基于 GSM 短消息方式的智能家庭網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計(jì)主要是將發(fā)送到 GSM 短消息收發(fā)模塊上的用戶短消息用 MSP430F149 單片機(jī)進(jìn)行解碼，并將代碼進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，傳輸給 CC2500射頻模塊，然后經(jīng) CC2500 射頻模塊將控制信息發(fā)送給家庭內(nèi)部各個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，家庭內(nèi)部各通信節(jié)點(diǎn)收到控制信息后執(zhí)行相應(yīng)命令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭內(nèi)部各家用電器的控制。 具體過程如下所述： 當(dāng)系統(tǒng)通電之后， MSP430F149 微處理器開始運(yùn)行。首先對(duì)其內(nèi)部集成的 UART0 和UART1 接口進(jìn)行初始化，然后通過 UART0 接口發(fā)送相關(guān) AT 命令對(duì) GSM 模塊進(jìn)行初始化(由于當(dāng)系統(tǒng)通電之后，與 CC2500 芯片相連接的 STC12LE5410AD單片機(jī)會(huì)自動(dòng)對(duì) CC2500芯片進(jìn)行初始化，所以在 MSP430F149 微處理器主程序設(shè)計(jì)中不需要對(duì) CC2500 芯片進(jìn)行初始化 )。 當(dāng)智能家庭網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)初始化完成之后， MSP430F149 微處理器開始進(jìn)入 while 循環(huán)，等待 UART0 接收中斷的到來。當(dāng) GSM 短消息收發(fā)模塊接收到用戶短消息之后，會(huì)通過UART0 發(fā)送一系列與短消息相關(guān)的 16 進(jìn)制數(shù)據(jù)。這些串口數(shù)據(jù)將會(huì)觸發(fā) UART0 串口接收中斷，在 UART0 的接收中斷處理函數(shù)中將根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取短消息內(nèi)容。最后將獲取的短消息內(nèi)容代碼進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)短消息轉(zhuǎn)換完成之后，將對(duì)應(yīng)該控 制指令的標(biāo)志設(shè)置為 1。 中斷處理函數(shù)執(zhí)行完成之后，程序?qū)⒅匦逻M(jìn)入 while 循環(huán)。在 while 循環(huán)中將對(duì)各個(gè)控制指令的標(biāo)志進(jìn)行檢查，當(dāng)檢查到某控制指令的標(biāo)志位 1 時(shí)，將通過 UART1 串口，每隔一段時(shí)間向 CC2500 射頻通信模塊發(fā)送相應(yīng)控制指令，直到該控制指令標(biāo)志為 0 時(shí)才停止發(fā)送。指令格式說明見圖 2。 當(dāng) CC2500 射頻通信模塊正確的收到該控制指令之后，將通過 UART1 串口向MSP430F149 微處理器發(fā)送一條收到的確認(rèn)信息 OK。該信息將觸發(fā) UART1 串口中斷，在該中斷處理函數(shù)中將對(duì)應(yīng)的控制指令標(biāo)志置為 0。這 樣，在 while 循環(huán)中將停止控制指令的發(fā)送。 當(dāng) CC2500 射頻通信模塊發(fā)送完確認(rèn)信息以后，通過執(zhí)行一定的指令將收到的信息進(jìn)行打包，加密等一些處理后發(fā)送給家庭內(nèi)部的其他無線通信節(jié)點(diǎn)。當(dāng)其他無線通信節(jié)點(diǎn)收到控制信息后，將會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的功能，并返回一條確認(rèn)消息給智能家庭網(wǎng)關(guān)上的 CC2500射頻通信模塊。 CC2500 射頻通信模塊收到返回的確認(rèn)信息后，將該確認(rèn)信息通過 UART1串口發(fā)送給 MSP430F149 微處理器， MSP430F149 微處理器將通過發(fā)送相應(yīng)的 AT 指令驅(qū)動(dòng) TC35 模塊，將確認(rèn)信息以短消息的形式發(fā)回給用 戶。 這樣，一個(gè)從用戶發(fā)送短消息控制家用電器，到用戶收到控制家用電器成功的確認(rèn)短消息的過程就完成了。 MSP430F149 微處理器和 CC2500 射頻通信模塊之間采用串口進(jìn)行通信，考慮到串口通信可靠性高，而且 MSP430F149 微處理器和 CC2500 射頻通信模塊之間的通信距離可以忽略不計(jì)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性可以得到很大的保證。因而在兩模塊串口數(shù)據(jù)通信的程序設(shè)武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 計(jì)之中并沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)的校驗(yàn)