【正文】 與 MSP430F449 的 SPI 接口連接。 nRF905 與單片機MSP430F449 連接如圖 所示。 圖 NRF905 與 PC 機串口連接圖 14 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 無線通信模塊是溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與上位 機聯(lián)系的紐帶，本文無線通信模塊主要是由挪威公司生產(chǎn)的單片射頻收發(fā)芯片 nRF905 及一些外圍元件構(gòu)成的。 采集功能軟件設(shè)計 系統(tǒng)資源配置 MSP430F449 內(nèi)部有豐富的存儲資源和 I/O 接口。 P5 口和 P2 口是與 S 端口復(fù)用接口，用來作為溫度數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)中顯示模塊段式液晶驅(qū)動。 溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主流程圖 開始 自檢程序 初始化 溫度 報警下限 設(shè)置報警上下限 溫度采集與處理 調(diào)用顯示子程序 調(diào)用無線子程序 上限報警 下限報警 溫度 報警上限 有鍵按下嗎？ 有鍵按下嗎？ 15 首先對系統(tǒng)各部分進(jìn)行初始化操作，初始化堆棧、 DS18B看門狗，無線模塊等；而后檢測鍵盤是否有鍵入；當(dāng)采集處理完后調(diào)用顯示子程序，在 LCD 上顯示出當(dāng)前的溫度；接著調(diào)用無線模塊子程序?qū)囟葦?shù)據(jù)通過無線方式傳輸?shù)缴衔粰C，同時通過無線子程序接收上 位機發(fā)出的信息；當(dāng)所測溫度值超出所設(shè)定的上下限溫度報警值時，系統(tǒng)報警。在溫度處理子程序中 CPU 對 DS18B20 的訪問流程為：先對 DS18B20 進(jìn)行初始化操作，在進(jìn)行 ROM 命令，最后才能對存儲器數(shù)據(jù)操作。 nRF905 的 SPI 接口 SPI 是一種串行同步通信協(xié)議。 nRF905 的所有配置都是通過 SPI 接口進(jìn)行的， SPI 接口只有在兩種節(jié)電模式下才是激活的，才能對其進(jìn)行編程。 圖 SPI 接口與內(nèi)部寄存器 nRF905 是利 用 SPI 口實現(xiàn)與 MSP430F449 的雙向通信的，有四個 SPI 接口引腳 [3]： MISO（主 SPI 輸入、從 SPI 輸出）、 MOSI（主 SPI 輸出、從 SPI 輸入）、 CSN（ SPI 使能）、 SCK（ SPI 串行時鐘）。 SPI 時序圖如圖 （ a）、（ b）所示。 nRF905 的配置及收發(fā)流程 nRF905 的所有配置都通過 SPI 接口進(jìn)行，只有在掉電模式和 Standby 模式是激活的。當(dāng)上位機需對某一通道截止頻率和放大增益進(jìn)行調(diào)整時，通過各現(xiàn)場節(jié)點模塊不同的地址信息進(jìn)行區(qū)分。 （ 2）當(dāng) MCU有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，將 TRX_CE和 TX_EN置高來激活 ShockBurst TX 模式。 （ 4） nRF905 根據(jù)寄存器設(shè)置自動在數(shù)據(jù)包中加入前導(dǎo)碼和 CRC 循環(huán)冗余校驗碼，采用曼徹斯特編碼，以 GFSK 方式發(fā)送出去。 （ 5） AUTO_RETRAN 被設(shè)置為高， nRF905 將連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到TRX_CE 被置低。 發(fā)送流程圖如圖 所示。 （ 2） 650μ s 后， nRF905 進(jìn)行監(jiān)測頻道使用情況： （ 3）當(dāng)監(jiān)測到有和接受頻率相同的載波時，載波檢測（ CD）被置高。 （ 4）當(dāng)接收到與自己地址相匹配的有效地址時，地址匹配（ AM）被置高。 （ 5）當(dāng)接收到有效的數(shù)據(jù)包后，對 CRC 進(jìn)行校驗，如果正確則去掉前導(dǎo)碼、地址和 CRC 段，將數(shù)據(jù)保存在接收有效數(shù)據(jù)寄存器 RXPayload 中。 （ 6） MCU 將 TRX_CE 置低， nRF905 進(jìn)入 Standby 模式。 18 接收流程圖如圖 所示。故本文采用一個簡化的點對多點的通信協(xié)議。若是控制命令則執(zhí)行相應(yīng)操作；若是發(fā)送數(shù)據(jù)則先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)中，同時將模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)換成發(fā)射狀態(tài)；若是 接收數(shù)據(jù)，則將無線傳輸模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)換成接收狀態(tài)。其中數(shù)據(jù)包包括數(shù)據(jù)傳送的目的地址、數(shù)據(jù)源地址、數(shù)據(jù)長度和要發(fā)送的數(shù)據(jù)。接收時進(jìn)行 CRC校驗比較，若正確則發(fā)送接收確認(rèn)。 主站點向多點或單點的數(shù)據(jù)傳送；上行則是接收下行命令的目標(biāo)為響應(yīng)下行命令而做出的應(yīng)答，同步命令不需應(yīng)答。 FFF0～ FFFF 為主機專用地址；長度為 2 字節(jié)，低字節(jié)在前高字節(jié)在后，指明后面跟隨的信息長度（字節(jié)數(shù)）；信息為本次傳送幀的信息部分，字節(jié)數(shù)為前面長度部分定義；結(jié)束即 ETX 為本幀的結(jié)束字符；校驗為 2 字節(jié)， CRC 作為幀校 驗字，低字節(jié)在前高字節(jié)在后， CRC 具體計算方法為：從 STX（不含 STX）到 ETX（包括 ETX）所有字節(jié)的無符號算術(shù)和，字溢出部分舍棄。 （ 2） 上行命令的數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一為如表 所示： 表 數(shù)據(jù)包上行傳輸協(xié)議格式 在此上下行傳輸協(xié)議中地址 1，地址 2，地址 3 三個地址是為適應(yīng)無線傳輸方式時，當(dāng)主站與某一個下行模塊之間由于距離等因素不能直接通信，而采用中間模塊作為一級轉(zhuǎn)發(fā)的方式傳輸?shù)摹Ｔ谙到y(tǒng)通信過程中，需要用到轉(zhuǎn)發(fā)地址時，應(yīng)遵循的轉(zhuǎn)發(fā)機制為：當(dāng)出現(xiàn)地址序列：地址 1（ ADR1）、 地址 2（ ADR2）、地址 3（ ADR3）。目的地址也可稱為接收站地址，主站地址稱為發(fā)送站地址。 當(dāng)命令為上行時，地址序列做右循環(huán)變換，即變換成 ADR3 ADR1 ADR2 序列作為發(fā)送上行應(yīng)答命令中的地址序列。 IAR EW430 能夠有效的開發(fā)并管理應(yīng)用項目，它的界面類似于 MS Visual C++，能在 Windows 平臺上運行，包括源文件編輯器，項目管理器，源程序調(diào)試器等，功能完善，得以推廣應(yīng)用，本系統(tǒng)的源代碼即在此軟件上進(jìn)行調(diào)試運行。正常運行后會在 PC 機上的串口調(diào)試助手接收區(qū)顯示 接收到的內(nèi)容。 DS18B20 雖然具有測溫簡單、精度高、連接方便、占用接口少等優(yōu)點，但在實際測試中也要注意很多問題。 （ 2）硬件結(jié)構(gòu)簡單就需要相對復(fù)雜的軟件來彌補，在對 DSl8B20 進(jìn)行讀寫編 程時，必須嚴(yán)格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。 （ 4）在 DSl8B20 測溫程序設(shè)計中，向 DSl8B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DSl8B20 的返回信號，一旦 DSl8B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DSl8B20 時，將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)。串口公頭與母頭的線序是不一樣的。 （ 3）電源、時鐘源選擇及波特率等都是在實際操作出錯時檢查容易忽略的部分。由實驗數(shù)據(jù)可知，本系統(tǒng)溫度 采集數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，誤差范圍在177。 本課題對系統(tǒng)在硬件和軟件兩方面都進(jìn)行了測試。硬件模塊均運行 穩(wěn)定。但由于該系統(tǒng)設(shè)計工作量較大，所以最終只完成了系統(tǒng)的基本功能，對于系統(tǒng)其他功能的實現(xiàn)及擴展，還有待進(jìn)一步開發(fā)。能夠?qū)崿F(xiàn)溫度數(shù)據(jù)采集，及在現(xiàn)場顯示溫度數(shù)據(jù)，并在溫度超過系統(tǒng)設(shè)置的溫度上下限值時，進(jìn)行蜂鳴器報警處理，同時溫度數(shù)據(jù)可以通過無線傳輸模塊，將溫度數(shù)據(jù)傳送到上位機系統(tǒng)。具有以下的優(yōu)點： （ 1）本系統(tǒng)采用數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，能夠?qū)⒉杉降臏囟刃盘栔苯愚D(zhuǎn)換為數(shù)字信號，可以簡化系統(tǒng)的設(shè)計，不需要另外的增加 A/D 轉(zhuǎn)換裝置。MSP430 系列單片機是 16 位超低功耗的單片機，而且在其內(nèi)部集成了很多功能模塊，減少了系統(tǒng)的外圍器件，從而簡化了系統(tǒng)的硬件設(shè)計。由于 nRF905 所需的外圍器件較少，集成的無線模塊體積小，且易于移植在相類似的系統(tǒng)中使用。 22 參考文獻(xiàn) [1].孫肖子等 .電子設(shè)計指南 [M].北京：高等教育出版社， [2].孫肖子等 . 模擬及數(shù)?；旌掀骷脑砼c應(yīng)用（上冊） [M].北京：科學(xué)出版社， [3].康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分，第 5版） [M].北京：高等教育出版社， [4].羅杰等 .電子線路 — 設(shè)計，實驗，測 試（第 4版） [M].北京：電子工業(yè)出版社， [5].（日）遠(yuǎn)坂俊昭 .測量電子電路設(shè)計 — 模擬篇 [M].北京：科學(xué)出版社， [6].史錫騰等 .單片機開發(fā)應(yīng)用實例 — 基于 PC 網(wǎng)絡(luò)的心電監(jiān)護(hù)儀設(shè)計與制作 [M].武漢：華中科技大學(xué)出版社， [7].謝興紅 .MSP430 單片機基礎(chǔ)與實踐 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， [8].蘇曉龍 .王香婷 .基于 RS485 總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) [J].儀表技術(shù)與傳感器， [9].付浩偉 .向鳳紅 .程加堂 .李靜 .基于 DS18B20 傳感器的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 [J].機械工程與自動化 . 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