嵌入式課程設(shè)計(jì)--智能汽車道閘控制系統(tǒng)的研發(fā)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　課程名稱： 嵌入式課程設(shè)計(jì) </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化XXX1班 XXX號(hào) </p><p>　　學(xué)生姓名： XXXX </p>

2、<p>　　指導(dǎo)教師： XXX </p><p>　　完成時(shí)間： 2014年 6月 5 日 </p><p>　　報(bào)告成績(jī)： </p><p>　　智能汽車道閘控制系統(tǒng)的研發(fā)</p>&

3、lt;p><b>　　1、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)的智能汽車道閘控制系統(tǒng)就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)際生活中的一個(gè)應(yīng)用,能夠?qū)M(jìn)出車輛自動(dòng)辨別以及自動(dòng)控制汽車道閘,很好地解決了人為操作所帶來(lái)的問(wèn)題。</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)作用與目的</b></p><p>　　當(dāng)今社會(huì)飛速發(fā)展,車輛越來(lái)越多,對(duì)

4、車輛有效、安全的管理卻逐漸成為一個(gè)越來(lái)越成為人們關(guān)注的話題。汽車道閘工作方式簡(jiǎn)單,卻能有效的管理車輛進(jìn)出,現(xiàn)在被越來(lái)越多小區(qū)、停車產(chǎn)、公司等都選作為管理車輛進(jìn)出的一個(gè)平臺(tái)。但人為的辨別和控制有時(shí)卻很難做到安全、高效,偶爾的失誤,卻可能會(huì)給人們的安全帶來(lái)隱患。</p><p><b>　　3、設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　本文研究主要內(nèi)容是圍繞兩大技術(shù)展開,一是

5、嵌入式系統(tǒng),二是無(wú)線通信技術(shù)。主控制器設(shè)計(jì)中,以ARM Cortex-M3為內(nèi)核的32位微處理器LM3S6965為基礎(chǔ),利用其自身所攜帶的串口模塊、同步串行接U模塊、以及以太網(wǎng)模塊,進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)傳輸或TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信。無(wú)線模塊設(shè)計(jì)主要釆用了一個(gè)以8051為內(nèi)核的CC2530單片機(jī),用于建立基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的通信。</p><p><b>　　4、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b&g

6、t;</p><p>　　4.1智能道閘控制系統(tǒng)的硬件組成</p><p>　　智能道鬧控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括ARM嵌入式基本系統(tǒng)、無(wú)線通信激勵(lì)的設(shè)計(jì)、無(wú)線通信模塊、串口 232模塊、時(shí)鐘模塊和TCP/IP通信模塊的硬件設(shè)計(jì)等。為了實(shí)現(xiàn)以上各模塊的功能,以及高性能、低價(jià)格、設(shè)計(jì)方便等要求。本文采用在ARM嵌入式基本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上架構(gòu)硬件平臺(tái),對(duì)各個(gè)模塊的硬件電路進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)。利用LM3S

7、6965內(nèi)置通用異步收發(fā)器(UART)模塊配合RS232收發(fā)電路,實(shí)現(xiàn)RS232通信;同時(shí)利用LM3S6965內(nèi)置以太網(wǎng)控制器模塊配合自帶隔離變壓的RJ45網(wǎng)絡(luò)接口構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)通信電路;外設(shè)時(shí)鐘芯片,并通過(guò)相關(guān)軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)鐘的實(shí)時(shí)性。利用PIC16F690單片機(jī)、高速M(fèi)OSFET驅(qū)動(dòng)器及125KHz天線組成無(wú)線通信的激勵(lì)源。CC2530擁有RF內(nèi)核控制模擬無(wú)線電模塊和休眠功能,配合外圍的喚醒電路,可完成低功耗、長(zhǎng)距離無(wú)線通信的要求。

8、系統(tǒng)組成如圖1所示。</p><p>　　圖1能道閘控制系統(tǒng)組成</p><p>　　4.2、微處理器LIVI3S6965介紹</p><p>　　在設(shè)計(jì)主控制系統(tǒng)時(shí),根據(jù)控制任務(wù)的復(fù)雜程度和可靠性、穩(wěn)定性、精度等指標(biāo)要求選擇一種性價(jià)比合理的嵌入式芯片,所以本文選用了 LM3S6965這款基于ARMCortex-M3內(nèi)核的芯片作為主控制器。</p>&

9、lt;p>　　4.2.1、 LM3S6965的主要特點(diǎn)</p><p>　　LM3S6965—款基于ARM Cortex-M3的微控制器。ARM Cortex-M3處理器是從ARM7處理器系列中移植過(guò)來(lái),為高性能、低成本、低功耗的平臺(tái)提供一個(gè)滿足小存儲(chǔ)要求解決方案、簡(jiǎn)化管腳數(shù)、以及低功耗三方面要求的內(nèi)核,與此同時(shí),它還提供出色的計(jì)算性能和優(yōu)越的系統(tǒng)中斷響應(yīng)能力。</p><p>　　

10、LM3S6965它包括所有的16位Thumb指令集和基本的32位Thumb-2指令集架構(gòu),Cortex-M3處理器不能執(zhí)行ARM指令集。Thumb-2在Thumb指令集架構(gòu)(ISA)上進(jìn)行了大量的改進(jìn),它與Thumb相比,具有更高的代碼密度并提供16/32位指令的更高性能。非常適用于那些對(duì)存儲(chǔ)器有限制或者需要較高代碼密度的大批量生產(chǎn)的應(yīng)用。</p><p>　　LM3S6965內(nèi)部包含了技術(shù)需求中常用的接口。LM

11、3S6965主要特點(diǎn)如下:</p><p>　　(1)32 位 ARM CortexTM-M3 v7M 架構(gòu);</p><p>　　(2)50MHz操作頻率;</p><p>　　(3)含有256KBFlash和64KB SRAM內(nèi)部存儲(chǔ)器;</p><p>　　(4)lO/lOOMbps以太網(wǎng)控制器,由完全集成的媒體訪問(wèn)控制(MAC)和網(wǎng)絡(luò)

12、物理(PHY)接口器件組成;</p><p>　　(5)4個(gè)通用定時(shí)器模塊,每個(gè)提供2個(gè)16位定時(shí)器;</p><p>　　(6)看門狗定時(shí)器;</p><p>　　(7)通用DMA控制器;</p><p>　　(8)2個(gè)內(nèi)部集成電路(I2C)模塊、1個(gè)同步串行端口(SPI/SSP)模塊以及3個(gè)通用異步收發(fā)(UART)模塊;</p>

13、;<p>　　(9)1個(gè)正交編碼接口(QEI)、模數(shù)轉(zhuǎn)化器、模擬比較器以及脈寬調(diào)試器(PWM)。</p><p>　　4.2.2 LM3S6965的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　LM3S6965 一款基于ARM Cortex-M3的微控制器,該微控制器包念了 lO/lOOMbps以太網(wǎng)控制器、3個(gè)UART、4路模擬輸入通道、1個(gè)同步串行端口(SPI/SSP)、2個(gè)I2C接口、

14、1個(gè)QEI接口和6個(gè)脈寬調(diào)試輸出端口。</p><p>　　4.3、主控制器的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.1、LM3S6965基本系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　LM3S6965包括有4個(gè)時(shí)鐘源可供使用,它們分別為主振蕩器、內(nèi)部振蕩器、內(nèi)部30KHz振蕩器和外部實(shí)時(shí)振蕩器。內(nèi)部振蕩器頻率是12MHz±30%,在上電復(fù)位過(guò)程中和上電復(fù)位之后使用的時(shí)鐘

15、源,軟件以后可切換為另一種可用的時(shí)鐘源。主振蕩器在1MHz～8.192MHz的頻率下操作,本系統(tǒng)使用外部6MHz的晶振,微處理器的工作頻率可通過(guò)內(nèi)部PLL單元提高。內(nèi)部30KHZ振蕩器與內(nèi)部振蕩器類似,它提供30KHz±30%的工作頻率,主要用在深度睡眠的節(jié)電模式中。外部實(shí)時(shí)振蕩器是提供一個(gè)低頻率、精確的時(shí)鐘基準(zhǔn),是休眠模塊的一部分。</p><p>　　LM3S6965有5個(gè)復(fù)位源:RESET管腳復(fù)位

16、、看門狗復(fù)位、上電復(fù)位(POR)、內(nèi)部掉電復(fù)位(BOR)和軟件啟動(dòng)復(fù)位。任何復(fù)位源可使芯片復(fù)位有效,一旦操作電壓到達(dá)一個(gè)可使用的級(jí)別,則啟動(dòng)喚醒定時(shí)器。復(fù)位將保持有效直至外部的復(fù)位被撤除,振蕩器開始運(yùn)行。當(dāng)計(jì)數(shù)經(jīng)過(guò)了固定的時(shí)鐘個(gè)數(shù)后,Flash控制器已完成其初始化。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用了上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位相結(jié)合的方案,基本系統(tǒng)如圖2所示。主要標(biāo)明LM3S6965的各種類型電源和地線管腳的連接方式。需

17、要注意的是,對(duì)于不同類型的電源和地,處理方式應(yīng)有所不同,具體描述如表1所示。圖2中主要標(biāo)明LM3S6965內(nèi)部各類外設(shè)接口與具體功能電路間的引腳連接,包括SPI通信、調(diào)試接口、UART通信、以太網(wǎng)通信、LCD接口、按鍵等功能電路。</p><p>　　圖2 LM3S6965最小系統(tǒng)組成電路</p><p>　　表1 LM3S6965電源/地管腳描述</p><p>

18、　　4.3.2、人機(jī)交互模塊設(shè)計(jì)</p><p><b>　　a、LCD液晶顯示</b></p><p>　　LM1095R液晶顯示模塊同LM3S6965的硬件連接如圖2、圖3所示。</p><p>　　圖3液晶顯示模塊與LM3S6965硬件迎接圖</p><p>　　LM1095R是一款192X 128點(diǎn)陣中文/圖形液

19、晶顯示模塊,內(nèi)置RA8803控制器。模塊不僅可以顯示單一的文本,還能顯示圖形。在文本模式下能夠?qū)崿F(xiàn)大小字體的混編(最大字體為64X64),在連續(xù)輸入數(shù)據(jù)時(shí),模塊能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)行距。使顯示畫面更加美觀,大大節(jié)省用戶的開發(fā)是時(shí)間。他的主要特點(diǎn)有:</p><p>　　(1)單電源供電,內(nèi)置升壓電路；</p><p>　　(2)白色LED背光；</p><p>　　(3)高

20、對(duì)比度,FSTN型LCD屏；</p><p>　　(4)雙圖層內(nèi)存(2X9.6K顯示存儲(chǔ)器)；</p><p>　　(5)內(nèi)嵌簡(jiǎn)體中文字庫(kù)(7602個(gè)漢字)；</p><p>　　(6)可自定義16個(gè)字符。</p><p>　　LM1095R液晶顯示器的結(jié)構(gòu)框圖如圖4,管腳功能如表2所示。</p><p>　　圖4LM

21、1095R結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　表2 LM1095R管腳描述</p><p><b>　　b、按鍵設(shè)計(jì)</b></p><p>　　鍵盤模塊采用了 5個(gè)獨(dú)立按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能,鍵盤操作是依據(jù)按鍵按下時(shí)引起信號(hào)的電平變化來(lái)判斷具體哪個(gè)按鍵按下,然后執(zhí)行相應(yīng)的操作。這5個(gè)按鍵設(shè)計(jì)如圖5所示。</p><p><b

22、>　　圖5按鍵設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　按鍵功能如表3所示</b></p><p>　　4.3.3、網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　LM3S6965內(nèi)置以太網(wǎng)控制器。以太網(wǎng)控制器由一個(gè)完全集成的媒體訪問(wèn)控制器(MAC)和網(wǎng)絡(luò)物理(PHY)接口器件組成,完全支持10BASE-T和100BASE-TX標(biāo)準(zhǔn),只需要

23、一個(gè)雙路1:1隔離變壓器就能與線路相連。網(wǎng)絡(luò)通信模塊框圖如圖6所示。</p><p>　　圖6網(wǎng)絡(luò)通信模塊框圖</p><p>　　以太網(wǎng)控制器中的物理層(PHY)主要包括擾碼器、解擾器、集成的編碼解碼器、全功能自協(xié)商功能和雙速時(shí)鐘恢復(fù)。發(fā)送器包含一個(gè)線路驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)片內(nèi)脈沖整形器。接收器有一個(gè)自適應(yīng)均衡器和一個(gè)校準(zhǔn)時(shí)鐘及恢復(fù)數(shù)據(jù)所需的基線恢復(fù)電路。PHY有一個(gè)片內(nèi)晶體振蕩器,這個(gè)振蕩器也

24、可由一個(gè)外部振蕩器驅(qū)動(dòng)。當(dāng)由外振蕩器驅(qū)動(dòng)時(shí),XTALNPHY和XTALPPHY管腳之間應(yīng)接一個(gè)25MHz的晶體。同時(shí),LM3S6965為PHY配置了 2個(gè)LED信號(hào),用來(lái)指示以太網(wǎng)控制器操作的各種狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)通信模塊的設(shè)計(jì)如圖2、圖7所示。</p><p>　　圖7網(wǎng)絡(luò)通信模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.5、數(shù)據(jù)存數(shù)模塊硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)據(jù)存數(shù)模塊

25、包括兩部分:時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)和SD卡接口設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）、時(shí)鐘模塊電路設(shè)計(jì)</p><p>　　時(shí)鐘模塊現(xiàn)在越來(lái)越多得被應(yīng)用到各種電路設(shè)計(jì)中,它能提供給系統(tǒng)準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。DS1302是DALLAS公司推出的一款高性能、低功耗的涓流充電時(shí)鐘芯片,內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM,它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí),且具有閏年補(bǔ)償功能。時(shí)鐘模塊電路設(shè)計(jì)如圖8

26、所示</p><p><b>　　圖8時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　DS1302具有雙電源管腳,供主電源和備份電源供電,同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。如圖9所示,3V為DS1302的后備電源,由3V的紐扣電池供電,防止其主電源掉電時(shí),內(nèi)部數(shù)據(jù)丟失。DS1302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信,僅需用到3根信號(hào)線:(1) RES

27、(復(fù)位/片選線),(2)I/O (數(shù)據(jù)線),(3) SCLK (串行時(shí)鐘)。DS1302管腳的功能如表4所示。</p><p>　　表4 DS1302管腳功能</p><p>　　（2）、SD卡與LM3S6965硬件接口設(shè)計(jì)</p><p>　　SD卡(Secure Digital Memory Card)是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備,重量只有2克,但

28、卻擁有高記憶容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動(dòng)靈活性以及很好的安全性。目前在嵌入式系統(tǒng)中已取得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　對(duì)SD卡進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)首先要選擇SD卡的總線模式。SD卡有兩種總線模式: SD總線模式和SPI總線模式[23]。本設(shè)計(jì)采用SPI模式。</p><p>　　SD卡引腳共有9個(gè)。在SPI模式下,SD卡1-7號(hào)引腳依次為片選引腳SSEL,數(shù)據(jù)輸入MOSI,電源地,

29、電源引腳VDD,時(shí)鐘信號(hào)SCK,電源地,數(shù)據(jù)輸出MISO,8腳與9腳在SPI模式下保留。根據(jù)SPI總線通信的協(xié)議規(guī)定,要求SPI總線在空閑時(shí)應(yīng)置于高電平狀態(tài),因此SSEL、MISO、MOSI、SCK引腳應(yīng)外接10K上拉電阻。 </p><p>　　SD卡與LM3S6965的硬件接口如圖9所示。</p><p>　　圖9 SD卡于LM3S6965的硬件接口</p>

30、<p>　　4.3.6其他接口及電路</p><p>　?。?）、道閘控制開關(guān)電路</p><p>　　系統(tǒng)控制道閘 關(guān)的電路設(shè)計(jì)如圖10所示,其中Y1為道閘的開啟管腳,Y2為關(guān)閉管腳,COM1和COM2為道閘的公共信號(hào)管腳。ULN2803是一款反向輸出型芯片。當(dāng)系統(tǒng)上電穩(wěn)定后,ULN2803芯片的兩個(gè)輸入管腳為低電平,則對(duì)應(yīng)的輸出管腳為高電平,繼電器不閉合。當(dāng)ULN2803芯

31、片的兩個(gè)管腳為高電平時(shí),繼電器閉合,Yl、Y2管腳分別與其對(duì)應(yīng)的公共信號(hào)管腳連接,則系統(tǒng)控制道閘開關(guān)。</p><p>　　圖10 道閘控制開關(guān)電路</p><p>　?。?）、JTAG接口電路</p><p>　　JTAG接口電路,如圖11所示。單片機(jī)通過(guò)JTAG與主機(jī)的并口連接,先把程序下載到FLASH內(nèi),再進(jìn)行調(diào)試,這樣就更為方便地調(diào)試程序,節(jié)省了時(shí)間的同時(shí)也

32、降低了成本。</p><p>　　圖11 JTAG接口電路圖</p><p>　　4.4無(wú)線通信的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.4.1、無(wú)線通信激勵(lì)源硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　無(wú)線通信模塊主要包括無(wú)線通信激勵(lì)源,無(wú)線通信發(fā)送標(biāo)簽和無(wú)線通信接收標(biāo)簽。無(wú)線通信激勵(lì)源的作用是通過(guò)天線,不斷向外發(fā)送125KHZ頻率的載波信號(hào),使放置在車輛上的

33、無(wú)線通信發(fā)送標(biāo)簽從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)化為正常工作狀態(tài)。</p><p>　?。?）、PIC16F690 介紹</p><p>　　PIC16F690有許多功能[24],旨在最大限度地提高系統(tǒng)可靠性,通過(guò)減少外部元件將成本降至最低,并提供省電工作模式和代碼保護(hù)功能。有兩個(gè)定時(shí)器提供必要的上電延時(shí)。一個(gè)是振蕩器起振定時(shí)器(OST),旨在確保芯片在晶振達(dá)到穩(wěn)定之前始終處于復(fù)位狀態(tài)。另一個(gè)是上電延時(shí)定時(shí)器

34、(PWRT)，僅在上電時(shí)提供64ms標(biāo)稱值)的固定延時(shí),用來(lái)確保器件在供電電壓穩(wěn)定之前處于復(fù)位狀態(tài)。還有當(dāng)器件發(fā)生欠壓時(shí)使器件復(fù)位的電路,該電路可使用上電延時(shí)定時(shí)器,提供至少64ms的復(fù)位延時(shí)。有了這三種片上功能,絕大多數(shù)應(yīng)用就無(wú)需再外接復(fù)位電路了。</p><p>　　PIC16F690包含的技術(shù)特點(diǎn)如下:</p><p>　　(1)高性能的CPU,僅需學(xué)習(xí)35條指令;</p>

35、;<p>　　(2)精準(zhǔn)的內(nèi)部振蕩器;</p><p>　　(3)節(jié)能休眠模式、寬電壓工作范圍(2.0V—5.5V)、工業(yè)級(jí)和擴(kuò)展級(jí)溫度范圍;</p><p>　　(4)增強(qiáng)型USART模塊一支持RS485、RS-232和LIN2.0,I2C;</p><p>　　(5)17個(gè)I/O引腳和1個(gè)只用作輸入的引腳;</p><p>

36、　　(6)2個(gè)模擬比較模塊,A/D轉(zhuǎn)換器;</p><p>　　(7)3個(gè)時(shí)鐘定時(shí)器;</p><p>　　(8)增強(qiáng)型PWM模塊。</p><p>　　PIC16F690的硬件設(shè)計(jì)如圖12所示</p><p>　　圖12 PIC16F690硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　PIC16F690采用內(nèi)部晶振,頻率為8MH

37、z。圖中SW3為PIC16F690的復(fù)位按鍵,管腳5是向外輸125KHZ的PWM載波信息。</p><p>　　4.4.2、無(wú)線通信模塊硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　無(wú)線通信模塊分為兩部分,一個(gè)稱為無(wú)線通信發(fā)送標(biāo)簽,一個(gè)稱為無(wú)線通信接收標(biāo)簽。根據(jù)任務(wù)需要,需選擇一款滿足低功耗、可靠性高、穩(wěn)定性好、精度精確等要求,又帶有無(wú)線通信功能的芯片作為無(wú)線通信模塊的微控制器。所以本文TI公司的CC25

38、30芯片作為無(wú)線通信模塊的微控制器。</p><p>　　（1）、CC2530 介紹</p><p>　　CC2530使用的8051 CPU內(nèi)核是一個(gè)單周期的8051兼容內(nèi)核。它有三個(gè)不同的存儲(chǔ)器訪問(wèn)總線(SFR、DATA禾[1C0DE/XDATA),以單周期訪問(wèn)SFR、DATA和主SRAM。它還包括一個(gè)調(diào)試接口和一個(gè)18輸入的擴(kuò)展中斷單元。</p><p>　　C

39、C2530包含三個(gè)物理存儲(chǔ)器:一個(gè)8-KB SRAM, 一個(gè)閃存存儲(chǔ)器和一個(gè)</p><p>　　XREG/SFR寄存器。8-KB SRAM映射到DATA存儲(chǔ)空間和XDATA存儲(chǔ)空間的一部分。8-KB SRAM是一個(gè)超低功耗的SRAM,當(dāng)數(shù)字部分掉電時(shí)(供電模式2和3)能夠保留自己的內(nèi)容。這對(duì)于低功耗應(yīng)用是一個(gè)很重要的功能。256 KB閃存塊為設(shè)備提供了內(nèi)電路可編程的非易失性程序存儲(chǔ)器,映射到CODE和XDATA

40、存儲(chǔ)空間。除了保存程序代碼和常量,非易失性程序存儲(chǔ)器允許應(yīng)用程序保存必須保留的數(shù)據(jù),這樣在設(shè)備重新啟動(dòng)之后可以使用這些數(shù)據(jù)。使用這個(gè)功能,例如可以利用已經(jīng)保存的網(wǎng)絡(luò)具體數(shù)據(jù),就不需要經(jīng)過(guò)完整的啟動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)尋找和加入過(guò)程。</p><p>　　CC2530的存儲(chǔ)映射如圖14,圖15,圖16。</p><p>　　圖14 XDATA存儲(chǔ)空間</p><p>　　圖15 C

41、ODE存儲(chǔ)空間 圖16 用于運(yùn)行來(lái)自 SRAM的代碼的CODE存儲(chǔ)空間</p><p>　　CC2530包含的技術(shù)特點(diǎn)如下:</p><p>　?、倬哂?種不同的運(yùn)行模式:主動(dòng)模式、空閑模式和供電模式1、2、3;</p><p>　?、?個(gè)定時(shí)器,其中包括一個(gè)睡眠定時(shí)器。睡眠定時(shí)器可將系統(tǒng)從供電模式1、2切換到主動(dòng)模式;&

42、lt;/p><p>　?、?個(gè)DMA,可以用來(lái)減輕8051 CPU內(nèi)核傳送數(shù)據(jù)操作的負(fù)擔(dān),從而實(shí)現(xiàn)在高效利用電源的條件下的高性能;</p><p>　?、?個(gè)USART,它們能夠分別運(yùn)行于異步UART模式或者同步SPI模式;</p><p>　?、輲в蠵HY的USB2.0全速控制器的接口;</p><p>　?、抟粋€(gè)IEEE 802.15.4兼容

43、無(wú)線收發(fā)器;</p><p><b>　?、呖撮T狗定時(shí)器;</b></p><p>　?、鄻O高的接收靈敏度和抗干擾性能;</p><p>　?、彷敵龉β矢哌_(dá)4.5dBm;</p><p>　?、鈽O低的功耗。主動(dòng)模式RX:24mA,主動(dòng)模式TX: 29mA,供電模式3 (睡</p><p>　　眠

44、模式):0.4uA。</p><p>　　CC2530的工作模式:</p><p>　　主動(dòng)模式:完全功能模式。穩(wěn)壓器的數(shù)字內(nèi)核丌啟,16MHZRC振蕩器或32 MHz晶體振蕩器運(yùn)行,或者兩者都運(yùn)行。32 kHz RCOSC振蕩器或32kHz XOSC運(yùn)行。</p><p>　　空閑模式:除了CPU內(nèi)核停止運(yùn)行(即空閑),其他和主動(dòng)模式一樣。</p>

45、<p>　　供電模式1:穩(wěn)壓器的數(shù)字部分開啟。32MHz XOSC和16 MHz RCOSC都不運(yùn)行。32 kHz RCOSC或32kHz XOSC運(yùn)行。復(fù)位、外部中斷或睡眠定時(shí)器過(guò)期時(shí)系統(tǒng)將轉(zhuǎn)到主動(dòng)模式。</p><p>　　供電模式2:穩(wěn)壓器的數(shù)字內(nèi)核關(guān)閉。32MHz XOSC和16 MHz RCOSC都不運(yùn)行。32kHzRCOSC或32kHzXOSC運(yùn)行。復(fù)位、外部中斷或睡眠定時(shí)器過(guò)期時(shí)系統(tǒng)將轉(zhuǎn)到

46、主動(dòng)模式。</p><p>　　供電模式3:穩(wěn)壓器的數(shù)字內(nèi)核關(guān)閉。所有的振蕩器都不運(yùn)行,只有外部中斷或復(fù)位才能使系統(tǒng)轉(zhuǎn)到主動(dòng)模式。</p><p>　　(2)、無(wú)線通信發(fā)送模塊</p><p>　　無(wú)線通信發(fā)送模塊用于放置在汽車內(nèi)部,平時(shí)一直處于供電模式3 (即睡眠模式)狀態(tài)。MCP2030收到無(wú)線通信激勵(lì)源發(fā)出的125KHZ的特定喚醒信號(hào),通過(guò)管腳發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)

47、,使得CC2530收到一個(gè)外部IO中斷事件,促使其從睡眠模式切換到主動(dòng)模式。</p><p>　　MCP2030是一款獨(dú)立模擬前端(Analog Front-End, AFE)器件,可用于低頻(Low-Frequency, LF)傳感和雙向通信應(yīng)用。該器件具有8個(gè)可由外部器件讀取的可讀寫內(nèi)部配置寄存器,還有一個(gè)只讀的STATUS寄存器。其主要特點(diǎn)如下:</p><p>　?、?個(gè)用于輸入低

48、頻模擬信號(hào)的通道,各輸入通道可單獨(dú)使能或禁止;</p><p>　?、诟咻斎霗z測(cè)靈敏度(3mVPP,典型值),最低檢測(cè)輸入信號(hào)幅值可低至大約 1 mVPP;</p><p>　?、鄹哒{(diào)制深度靈敏度(低至8%);</p><p>　　④3種輸出選擇(解調(diào)數(shù)據(jù)、載波時(shí)鐘、接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI));</p><p>　?、葺斎胼d波頻率:12

49、5KHz,最大輸入數(shù)據(jù)速率:10Kbps;</p><p><b>　?、揠p向收發(fā)通信;</b></p><p>　?、叩痛龣C(jī)電流:4uA(使能3個(gè)通道時(shí)),低工作電流:13uA(使能3個(gè)通道時(shí));</p><p>　?、嗯c外部器件連接的串行外設(shè)接口(SPI);</p><p>　?、峥删幊烫炀€調(diào)諧電容。</p&g

50、t;<p>　　MCP2030主要引腳的功能如下表5所示。</p><p>　　表5 MCP2030主要引腳的功能描述</p><p>　　由此可以看出,MCP2030內(nèi)部沒(méi)有CPU,所以需要由CC2530通過(guò)SH通信對(duì)其內(nèi)部的寄存器進(jìn)行設(shè)置。</p><p>　　(3)、MCP2030電路設(shè)計(jì)</p><p>　　如圖17所示

51、,MCP2030的3路輸入管腳LCX、LCY、LCZ分別與3D天線的3個(gè)管腳相連。所謂3D天線,是在一個(gè)鐵芯的X、Y、Z軸分別繞阻線，使天線無(wú)論處在什么方向，都能很好的接收信號(hào)。C23、C24、C25這3個(gè)電容是它們各自所在路的輸入信號(hào)的協(xié)調(diào)電容。若要使該路信號(hào)的接收質(zhì)量最好，則電容值與電感值應(yīng)滿足公式，這里f值為125KHZ，而L則是該路上所繞阻線的電感值。</p><p>　　MCP2030 SPI通信的3個(gè)

52、管腳CS、SCLK、SDIO直接與CC2530的3個(gè)管腳相連。CC2530通過(guò)這3個(gè)管腳編輯MCP2030內(nèi)部寄存器。</p><p>　　圖17 MCP2030與CC2530的電路設(shè)計(jì)</p><p>　　(4)、CC2530電路設(shè)計(jì)</p><p>　　無(wú)線數(shù)據(jù)通過(guò)天線回路接收,經(jīng)過(guò)RF匹配網(wǎng)絡(luò),最后傳輸?shù)叫酒琑F控制模塊中。所謂RF匹配網(wǎng)絡(luò),是為了保證傳輸最大

53、的信號(hào)能量,減少回波對(duì)信號(hào)質(zhì)量和可用功率的影響,保證信號(hào)的高質(zhì)量。如圖18所示,U2是2.4GHz天線,C13、C14、C15、C16、C17、C18、LI、L2、L3 組成了 RF 匹配網(wǎng)絡(luò)。管腳 P1.0、P0.7、P0.6用來(lái)對(duì)MCP2030進(jìn)行寄存器配置和通信。在進(jìn)入調(diào)試模式下,P2.1是調(diào)試數(shù)據(jù)的雙向引腳,P2.2是調(diào)試時(shí)鐘的輸入引腳。Y1是32M晶振,振蕩器。CC2530可以選擇高精度的晶體振蕩器,也可以選擇低功耗的高頻RC

54、振蕩器,但當(dāng)運(yùn)行RF收發(fā)器時(shí),必須使用32M晶體振蕩器。Y2是32.768KHz的晶振,用來(lái)驅(qū)動(dòng)睡眠定時(shí)器,為看門狗定時(shí)器產(chǎn)生標(biāo)記。</p><p>　　圖18 CC2530電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5、心得體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)這次嵌入式課程設(shè)計(jì)，我得到了一次用所學(xué)知識(shí)與技能分析和解決問(wèn)題的可貴的鍛煉機(jī)會(huì)。在常用編

55、程設(shè)計(jì)思路技巧的掌握方面都向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　通過(guò)這次嵌入式課程設(shè)計(jì)，使我明白了只有付出過(guò)才會(huì)有收獲的喜悅，付出與收獲往往是成正比的。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，自己投入了很多的時(shí)間與精力，從拿到課題到完成設(shè)計(jì)，這個(gè)過(guò)程中我發(fā)現(xiàn)自己很多的不足，第一，基礎(chǔ)知識(shí)不夠牢固。好在有良師益友的幫助，使自己的設(shè)計(jì)更加合理。第二，做事不夠細(xì)膩。在文檔的寫作過(guò)程中，容易出現(xiàn)一些語(yǔ)

56、句上的毛病，甚至出現(xiàn)前后語(yǔ)言不連貫的現(xiàn)象，這些習(xí)慣的養(yǎng)成與自己做事不細(xì)致是分不開的。當(dāng)然，在發(fā)現(xiàn)自身不足的過(guò)程中，同時(shí)自身也有了一定的成長(zhǎng)，比如，做事比以前更有耐心了，方法更多了，懂得多次嘗試，知道了不同的問(wèn)題可以通過(guò)不同的方法去解決。只要你敢想，再加上理論與實(shí)踐，就可以得到意想不到的結(jié)果。同時(shí)也學(xué)會(huì)了如何將一篇報(bào)告做好。學(xué)會(huì)如何合理利用手中的資源。</p><p>　　通過(guò)本次的嵌入式設(shè)計(jì)，受益匪淺，充分意識(shí)到