基于藍牙技術的網絡化傳感器設計及其應用

2. 1　STIM的實現

STIM中MCU 采用的是AD 公司的微轉換芯片ADμC812。該芯片內有一個8052兼容的微處理器,遵從IEEE1451. 2標準,利用芯片ADμC812內部的640 B的數據存儲器作為可重復寫的TEDS存儲,利用內部的一個通道12位的ADC實現A /D轉換以及通過芯片內的UART串行口實現與藍牙模塊的通信。藍牙模塊選用的是支持點對多點的愛立信ROK 101 008 系列,同時該模塊自帶射頻微帶天線。ROK 101 008 藍牙模塊內部結構遵從藍牙規范1. 1,其內部基帶控制器同樣提供了UART接口。藍牙模塊內部提供了主機控制器接口(HCI)來實現對藍牙硬件訪問的統一接口,結合RS232串口就可以實現主控制器和主機之間在傳輸層上的數據通信,基帶和射頻則提供了上層的鏈接和服務。同時,ADμC812還應完成對溫度傳感器的初始化、數據采集和處理。

(1)溫度傳感器DS18B20接口和驅動。

溫度傳感器選用的是DS18B20, 該溫度芯片是DALLAS公司生產的一線式數字溫度傳感器,主要由4部分組成: 64位ROM、溫度傳感器、非揮發的溫度報警觸發器TH和TL、配置寄存器。ROM中的64位序列號是該DS18B20 的地址序列碼, ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同,這樣就可以實現一根總線上掛接多個DS18B20 的目的。主機控制DS18B20完成溫度轉換必須經過3個步驟:初始化、ROM操作指令、存儲器操作指令。其工作流程是: 初始化→ROM操作指令→存儲器操作指令→數據傳輸,工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序。操作時必須先啟動DS18B20開始轉換,再讀出溫度轉換值。其硬件接口如圖3所示。

(2)藍牙模塊ROK 101 008初始化。

藍牙模塊上電即讓其完成初始化工作,使其能與信號范圍內藍牙建立連接通道。這一過程主要通過單片機MCU對藍牙模塊發送HC I指令完成。HCI指令包括指令分組,數據分組和事件分組,具體的格式為: 操作碼+參數總長+參數0 +...參數N 。

下面給出主從設備間實現ACL數據連接的HCI指令(字符對應指令的操作碼,由前10位和后6位兩部分組成,括弧內為該指令的參數) : 從設備上電后實現查詢使能進行復位Write_ scan_enable ( 0x03 ) 。主設備發送查詢HC I指令Inquiry(0x9c8b33, 8, 0) ,假定從設備地址為0x00000000000,則建立ACL 連接的HC I指令為Creat_Connection (0x000000000000, 0x18, 0, 0, 0, 0) ,從設備接收連接請求指令為Accep t_connection _ request( 0x111111111111, 0 ) , 假定主設備地址為0x111111111111。這樣主從設備之間就建立了ACL數據連接。如Inquiry對應操作碼為x0001, 0x01。具體的HCI指令參見藍牙規范。

2. 2　NCAP的實現

NCAP的功能為實現藍牙模塊對以太網( Ether2net)的接入,同樣選用ROK 101 008系列藍牙模塊,如此可以實現多個STIM對同一NCAP的連接。采用8位微處理器W77E58 和TCP / IP協議棧芯片W3100A一起實現對以太網( Ethernet)的接入的網絡化接口。

(1)協議棧芯片W3100A初始化。

W3100A是一TCP / IP協議棧芯片,包含的各協議層有: TCP、IP、UDP、ICMP和以太網協議的數據鏈路DLC和MAC 協議, 其工作方式類似于Windows的Soket AP I,為便于實現對傳感器的訪問,可以將傳感器設計為具有Web服務器功能。W3100A 支持全雙工模式,內部帶有雙口的SRAM數據緩沖區,其封裝是64腳的LQFP,提供了并口和串口兩種方式實現與MCU的通信。MCU和W3100A的硬件接口如圖4所示。其中, RTL8201 芯片為以太網物理層選用設備。

W3100A提供M II接口與RTL8201 相連, 其中引腳RX_CLK, RXDV, RXD [ 0∶3 ]以及COL用于數據的接收,而TX_CLK, TXE, TXD [ 0 ∶3 ]用于數據的發送。

MCU中提供模擬的I2 C接口與W3100A 通信。

芯片W3100A正常工作必須對其完成相應的初始化。初始化主要是對必要的寄存器進行相應的設置,這些寄存器包括: 網關地址寄存器GAR、子網掩碼寄存器SMR、硬件地址寄存器SHAR以及IP地址寄存器SIPR等。上述寄存器被設置后通過執行控制寄存器CR的0位Sys_init激活芯片。