基子Atmega103微控制器的家庭信息終端的設計

2．3 無線數據傳輸

終端將選擇的具體功能操作按通信協議的規定組織成數據命令幀通過無線數傳模塊發送至室內控制器RC。系統采用nRF401作為無線數據收發的控制芯片。nRF401是Nordic公司推出的一款工作在433MHz、具有雙通道的、數據傳輸速率最高可達20kbps的無線射頻數據收發芯片。而且nRF401做到了單個芯片實現FSK信號的收發，其引腳電平為CMOS電平，可以直接與單片機串行口通信。

圖4中，PB4、PBS、PB6分別控制無線數傳模塊的電源控制端(PWR_UP)、工作頻率選擇端(CS)以及工作模式選擇端(TXEN)。其中，當TXEN=l時，nRF401工作于發送狀態；當TXEN=0時，nRF401工作于接收狀態。另外，單片機的串行口(TXD／RXD)與無線數傳模塊的數據輸入／輸出端(DIN／DOUT)直接通信。

保證無線數據傳輸的穩定性是終端開發的關鍵之一。在終端設計的軟、硬件兩方面，增加了抗干擾措施。硬件上，在單片機的串行口與無線數傳模塊數據端之間加上隔離電路并對無線數傳模塊的電源電路設置去耦濾波電路，以減小單片機對無線數傳模塊的電磁干擾。軟件上，采用了適當的信息碼組合方式以及數據幀校驗的方法來減小數據傳輸的誤碼率以及錯誤數據幀對終端整體數據傳輸的影響。

2．4 身份識別

終端所包含的功能服務中，有一些功能服務涉及到住戶商業利益和家庭安全。例如，電子訂購和安防控制等功能操作。這些功能操作只有在終端使用者經過身份識別后，具有了一定操作權限的前提下才能進行。終端采用非接觸式IC卡對使用者進行身份識別。

非接觸式IC卡又稱射頻卡，是國內外近幾年日益廣泛使用的新技術，它成功地將射頻技術與IC卡技術相結合，解決了無源和免接觸的問題。非接觸式IC卡系統由讀寫器和非接觸式IC卡兩部分組成。應用系統通過讀寫器對卡進行操作；讀卡器通過射頻信號同步進行近距離通信，并為卡上芯片提供工作電源；非接觸式IC卡響應讀寫器的指令，并報告處理結果。

終端開機后，通過讀入使用者IC卡上存儲的數據對用戶進行身份識別。只有身份識別通過后，使用者才能對終端進行后續的操作；否則，終端在不響應后續的任何操作的同時還會發送報警數據至室內控制器RC以提示有非法用戶。另外，通過終端的軟件設計還可以設置三種不同操作權限的用戶：非法用戶、訪問用戶和標準用戶。

3 終端軟件設計

終端的系統軟件包括三大部分：觸摸屏控制程序、LCD顯示驅動和無線數據傳輸。整個系統軟件是在Atmel公司的AVR-Studi04．0集成開發環境下采用匯編語言完成的。

3．1 觸摸屏控制程序

觸摸屏控制程序是一個觸摸屏申請中斷以及單片機響應中斷的交互過程。

一旦觸摸屏被點擊后，立即向單片機申請中斷，提請單片機啟動一次A／D轉換。單片機在中斷服務程序中將控制字寫入觸摸屏控制器AD7843的內部寄存器中。控制字的主要功能是通道選擇、精度選擇、工作模式選擇以及電源控制。轉換結束后，單片機在另外一個中斷服務程序中完成轉換結果的讀入。控制字的寫入和轉換結果的讀出都是在單片機提供的時鐘脈沖同步下，以串行方式完成。當AD7843工作于125kHz時鐘脈沖下，其最大工作電流僅為380μA。

終端中液晶顯示器是人機交互的界面。液晶顯示模塊和觸摸屏輸入模塊共同完成終端各級功能操作的輸入及顯示、文字輸入及顯示和其它提示信息的顯示等。因此做到人性化的人機交互界面設計也是本終端開發的關鍵之一。

初始化完成后，LCD顯示第一級功能操作菜單以等待選擇。后續菜單的顯示采用分級顯示的方法，直至最終功能的完成。

3.3 無線數據傳輸

AV_R系列單片機提供了三個獨立串行口中斷：發送完成、接收完成和發送寄存器空。此外，經過內部的波特率發生器，AV_R系列單片機還可以在晶振低頻率下產生較高的波特率。

終端將組織的命令控制數據由無線數傳模塊發送至室內控制器RC，從而實現二者之間的信息交互。為了提高終端系統數據傳輸的穩定性，軟件設計上采用前導碼+同步碼+數據幀的信息碼組合方式，以減小系統的零電平干擾。同時，在通信協議規定的數據幀的幀頭和整個數據幀進行了CRC校驗，從而提高了數據傳輸的可靠性。

在家庭信息終端中引人身份識別和觸摸屏輸入技術，是一次成功的嘗試，克服了傳統室內安防終端的很多缺陷。系統設計考慮的諸多要素中，保證系統中LCD顯示模塊人性化和無線數據傳輸的穩定性是開發的關鍵。同時，如何在軟件和硬件上做好系統的低功耗設計直接影響到系統的性能與應用推廣前景。