【正文】 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。 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。 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)。該信息將觸發(fā) UART1 串口中斷，在該中斷處理函數(shù)中將對應(yīng)的控制指令標(biāo)志置為 0。指令格式說明見圖 2。 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)。最后將獲取的短消息內(nèi)容代碼進(jìn)行轉(zhuǎn)換。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)。首先對其內(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 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 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 CC2500 芯片進(jìn)行初始化 )。 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)對家庭內(nèi)部各家用電器的控制。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)。 CSPY 調(diào)試器的工作方式有多種。 CSPY 可以與 Workbench 集成在一起使用。 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。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。 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。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 CC2500芯片進(jìn)行初始化，這樣就省去了利用 MSP430F149微處理器對 CC2500 芯片進(jìn)行復(fù)雜的初始化過程， CC2500 射頻模塊部分對外的實(shí)際數(shù)據(jù)接口為 UART1 接口。 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。 為了減少各個(gè)模塊之間的信號干擾，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。 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。 (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。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。s。MSP430F149 的中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時(shí)靈活方便。 (2) 低電源電壓范圍： ~。 (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。 (1) MSP430F49 微處理器簡介 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)。 MSP430F149 內(nèi)部集成有兩個(gè) UART 模式的通信串口，只需要通過簡單的初始化設(shè)置就可以實(shí)現(xiàn)通信。這樣設(shè)計(jì)大大降低了單純使用 MSP430F149 微處理器對 GSM 模塊和 CC2500 芯片進(jìn)行初始化和控制的工作量，減少了資源的占用，大大提高了系統(tǒng)工作穩(wěn)定性。 STC12LE5410AD 單片機(jī)的 UART 接口通過 MAX232 芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后與 MSP430F149 微處理器的 UART1 接口相連接，實(shí)現(xiàn)兩者之間的通信。 SPI接口與 CC2500 射頻芯片相連， UART 接口與 MAX232 芯片相連。該驅(qū)動(dòng)電路以單片機(jī) STC12LE5410AD 為核心，該單片機(jī)具有低功耗，低供電電壓等特點(diǎn)，所需要的供電電壓范圍為 ~。 表 4 CC2500射頻芯片外部元件總攬 元件 描述 C51 數(shù)字部分的片內(nèi)電壓調(diào)節(jié)器的 100nF 退耦電容 C81/C01 晶體負(fù)載電容 C121/C131 RF 平衡轉(zhuǎn)換器 DC 模塊電容 C122/C132 RF 平衡轉(zhuǎn)換器 /匹配電容 C123/C124 RF LC 濾波 /匹配電容 L121/L131 RF 平衡轉(zhuǎn)換器 /匹配電感 (便宜的多層類型 ) L122 RF LC 濾波電感 (便宜的多層類型 ) R171 內(nèi)部偏電流參考的 56 千歐電阻 XTAL 26MHz28MHz 晶體 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 CC2500 芯片典型應(yīng)用電路如下： 1 S C L K2 S O ( G D O 1)3 G D O 24 D V D D5 D C O U P L6 GDO07 CSn8 XOSC_Q19 AVDD10 XOSC_Q2A V D D 11R F _P 12R F _N 13A V D D 14A V D D 15SI 20GND 19DGUARD 18RBIAS 17GND 16CC 2 5 0 0D I E A T T A C H P A D :R 17 1C 13 1C 12 1C 13 2A nt en na(5 0 Oh m )L 13 1C 12 2L 12 1L 12 2C 12 3 C 12 4X T A LC 10 1C 51C 81S C L KSOGDO2GDO1op t i on a l V V po w e r s up pl yGDO0C S n( op t i on a l )SIA l t e m a t i ve :F ol de d d i po l e P C Ba nt e nn a ( no e xt e r na lc om po ne nt s ne e de d) 圖 7 CC2500芯片外圍電路 CC2500 芯片外圍電路原理圖如圖 8 所示，該原理圖完全參照 TI 公司提供的 CC2500芯片外圍電路設(shè)計(jì)樣板而制作的。退耦電容的放置及大小對于達(dá)到最優(yōu)性能是非常重要的。晶體振蕩器使用一個(gè)帶 2 個(gè)負(fù)載電容 (C81 和 C101)的外部晶體。同一個(gè)合適 LC 網(wǎng)絡(luò)一起，平衡轉(zhuǎn)換器元件也將阻抗轉(zhuǎn)換以匹配 50 歐的天線 (或電纜 )。 偏阻器 R171 用來設(shè)置一個(gè)精確地偏電流。 CC2500 技術(shù)手冊中推薦的應(yīng)用電路如圖 7 所示，外部元件由表 4 給出。空閑信道評估 CCA(Clear Channel Assessment)功能是指當(dāng) CC2500 處于 RX 狀態(tài)時(shí)，可以檢測自身所處 信道的電磁場的強(qiáng)弱以判斷該信道是否空閑 [10]，從而保證了數(shù)據(jù)的正確性。因此 CC2500 是業(yè)界體積最小、功耗最少、外圍元件最少的低成本射頻系統(tǒng)級芯片之一 [9]。 123J1P o w e rC3ADJ1V i n3V o u t2U1L M 1 0 8 4C1 C2 C6R2R4R1C7D S 1L E D 2+5123456J P 2S I MC 1 3C _ V C CC _ R E TC _ C L KC _ I O123456789J2D C o n n e c t o r 9X D C DX D S RX R X DX R T SX T X DX C T SX D T RC 1 +10C 1 12C 2 +13C 2 14T 1 O U T2T 2 O U T3T 3 O U T1R 1 I N4R 2 I N23T 4 O U T24R 3 I N16T 5 O U T20V C C9GND8V15V+11T 1 I N7T 2 I N6T 3 I N18R 1 O U T5R 2 O U T22T 4 I N19R 3 O U T17T 5 I N21U2S P 2 0 7X D S RX R X DX T X DX C T SX R T SX D T RX D C DD S RR X DT X DC T SR T SD T RD C DC9C 1 2C 1 1C8C 1 0+5NC1/ R S T2WP3V S S4VDD8R S T7S C L6S D A5U3C S 1+5I G TR61234J P 5C O N 4R X DT X DI G TS P K 1 PS P K 1 NM I C 1 PM I C 1 N1122334455667788991010111112121313141415151616171718181919202021212222232324242525262627272828292930303131323233333434353536363737383839394040J P 1H e a d e r 4 0S P K 1 NS P K 1 PM I C 1 PM I C 1 NRID S RT X DR X DC T SR T SD T RD C DC _ R E TC _ I OC _ C L KC _ V C C+5s y s n oI G TD S 2L E D 2R3R5Power SupplyRS232Handset1 23 45 67 8J P 4H e a d e r 4 X 2S R X DS T X DS I G T123J P 3H e a d e r 3D V C CVDD+5112233U8A M S 1 1 1 7+ 3 .30 .1 u FC 3 210uFC 3 1 圖 6 GSM模塊外圍電路原理圖 CC2500射頻通信模塊硬件設(shè)計(jì) (1) CC2500 射頻芯片簡介 CC2500 芯片是 Chipcon 公司推出的單片無線收發(fā)一體化芯片，工作于 全球開放 ISM(工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué) )頻段，滿足多點(diǎn)通信和調(diào)頻通信需要，工作電壓為 ，低功耗，外圍元件極少，內(nèi)置硬件 CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn) )和點(diǎn)對多點(diǎn)通信地址控制。在本系統(tǒng)中由于不要求語音通話功能，所以 未設(shè)