基于S12的無線傳感器網絡樣機系統設計

摘要闡述基于藍牙技術的無線傳感器技術模塊的設計及實現方法。詳細描述了MC9S12DT128單片機在CodeWarrior開發環境下模/數轉換的中斷控制方式，以及主從藍牙模塊的驅動過程。系統包含主從2個藍牙模塊：主藍牙模塊由PC機控制；從藍牙模塊采用Freescale公司的MC9S12DT128單片機作為核心處理器。
關鍵詞 無線傳感器網絡 藍牙技術 MC9S12DT128
引言
　　微傳感器技術的發展和廣泛應用，使得無線傳感器網絡成為傳感器網絡發展的必然趨勢。無線傳感器網絡是由大量無處不在的、具有通信與計算能力的微小傳感器節點，密集布設在無人值守的監控區域，構成的能夠根據環境自主完成制定任務的“智能”自治測控網絡系統。由于無線傳感器網絡長期在無人值守的狀態下工作，無法經常為傳感器節點更換電源，因此能耗成為無線傳感器網絡設計的關鍵問題之一，在系統設計時必須盡可能降低系統能耗。本文以無線傳感器網絡技術為理論依據，以教學樣機系統為開發目標，提出了以MC9S12DT128為核心處理器，由藍牙無線通信協議實現的無線傳感器網絡節點的設計方法。
1 硬件設計
1.1 系統原理
　　作為無線傳感器網絡內的一個節點，本系統由傳感器單元、信號調理電路、A/D轉換電路、信號處理單元（由單片機實現）、從藍牙模塊、主藍牙模塊以及PC工作站7部分組成，如圖1所示。
　　具體工作過程是：傳感器采集的環境中的信號量經過調理電路，送至MC9S12DT128單片機的模擬量輸入端口；由單片機內置的ATD模塊實現A/D轉換，并對轉換結果進行處理，將處理完畢的信號通過UART傳送至從藍牙模塊。主藍牙模塊由PC機控制，主從藍牙模塊通過藍牙協議實現數據交換。

圖1 系統原理框圖
1.2 MC9S12DT128簡介
　　MC9S12DT128是Freescale公司的高性能16位單片機，采用5 V供電，內核為比68HC12的內核CPU12更快的S12，總線頻率可達25 MHz。其特點是擁有豐富的I/O模塊和工業控制專用的通信模塊，如圖2所示，工業應用非常廣泛。

圖2 MC9S12DT128片內資源
　　MC9S12DT128單片機內部帶有5 V轉換為2.5 V的電壓調整器，其內核電壓僅為2.5 V，功耗很低；片外I/O采用5 V供電，但輸出功率軟件可調，最低可將輸出功率降低為全功率的50%。此外，單片機提供了停止模式、休眠模式和等待模式3種低功耗的工作模式供用戶選擇；也可將部分通信模塊設置為休眠模式，以降低系統的功耗。MC9S12DT128不僅運算速度快，而且功耗可以降至很低，適用于無線傳感器網絡。
1.3 主從藍牙模塊
　　本系統包含相互配對的主從兩個藍牙模塊。從藍牙模塊為日立公司的DOCENGMBM0202藍牙模塊，遵從藍牙1.1規范，射頻輸出為class2級。其支持多種接口：USB接口、UART接口、PCM語音接口、PIO通用I/O口和ISP接口。另外，本系統中采用UART實現MC9S12DT128和藍牙模塊之間的通信，以及藍牙模塊的驅動和信號的傳輸。
　　主藍牙模塊采用基于CSR的BlueCore02芯片開發的金甌藍牙開發平臺3.0版。它提供了UART、RS232、USB、SPI接口供用戶進行開發、調試，音頻接口可進行藍牙語音的傳輸。本系統中PC機通過RS232接口控制主藍牙模塊。