基于S12的無線傳感器網絡樣機系統設計
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1.4 傳感器選擇
為降低系統能耗，本系統所選用的傳感器均為低功耗的小型傳感器。其中，溫度傳感器選用Maxim公司的MAX6611。正常工作狀態下，供電電流僅為150 μA，功耗為0.75 mW；在SHDN腳接地時處于省電狀態，供電電流僅為1 μA，功耗僅為5 μW。濕度傳感器選用Honeywell公司的HIH4000，其正常工作狀態下的供電電流僅為200 μA，功耗為1 mW。壓力傳感器選用Motorola公司的MPX4100A，其正常工作狀態下的供電電流為7 mA，功耗為35 mW。3個傳感器在正常工作狀態下的總功耗為36.75 mW；在節電工作狀態下，總功耗為36.005 mW。
2 軟件設計
2.1 MC9S12DT128的中斷控制方式
本系統中，MC9S12DT128采用集編輯、編譯、調試、程序下載于一體的開發環境CodeWarrior4.5進行開發。CodeWarrior4.5是一種交叉編譯器，支持高級語言（如C、C++和Java），以及大部分微控制器的匯編語言。
中斷控制方式是微處理器發展的一個重要里程碑，是提高CPU的工作效率、降低系統功耗的有效方式。
在CodeWarrior4.5下，中斷函數的定義只有2種方法：采用pragma TRAP_PROC或者interrupt關鍵字進行定義。具體使用方法分別為（假定中斷函數名為INCount）：
① #pragma TRAP_PROC
void INCount(void){
Tcount++;
}
② interrupt void INCount(void){
tcount++;
}
對應于中斷函數不同的定義方式，CodeWarrior4.5下初始化中斷向量表也有2種方法：
① 采用VECTOR ADDRESS或者VECTOR關鍵字。具體實現方法為，在工程的.prm文件中加入中斷函數的入口地址：
VECTOR ADDRESS0x8AINCount
其中，0x8A為中斷入口地址。或者，加入中斷向量標號：
VECTOR 69 INCount
其中，69為中斷向量標號。
② 采用關鍵字interrupt。具體實現方法為在中斷函數定義時加入中斷向量標號：
interrupt 69 void INCount(void){
tcount++;
}
其中，69為中斷向量標號。
2.2 A/D轉換中斷方式的實現
本系統中，傳感器采集到模擬信號的A/D轉換是通過單片機的ATD模塊實現的。對ATD模塊采用中斷的控制方式，可以節約系統資源，提高系統執行速度。
首先，必須在ATD模塊的初始化程序中將ATD模塊設置為中斷模式，啟用ATD轉換完成中斷。轉換完成中斷函數名為ATD0，其功能為讀取A/D轉換結果，采用interrupt關鍵字進行定義：
#pragma CODE_SEG ATD0Interrupt_SEG
interrupt void ATD0(void){
ATD0STAT0_SCF = 0;//關中斷
MeasureResult[0]=ATD0DR0H;
MeasureResult[1]=ATD0DR0L;
MeasureResult[2]=ATD0DR1H;
MeasureResult[3]=ATD0DR1L;
MeasureResult[4]=ATD0DR2H;
MeasureResult[5]=ATD0DR2L;
}
#pragma CODE_SEG DEFAULT
中斷函數入口通過在預編譯文件中添加ATD中斷入口地址0xFFD2實現，即在PE_Multilink_CyclonePro_linker.prm中加入語句：
VECTOR ADDRESS 0xFFD2 ATD0
MC9S12DT128的Flash空間為128 KB，采用分頁管理方式，其地址分配為：
RAM = READ_WRITE 0x0400 TO 0x1FFF;
/*unbanked Flash*/
ROM_4000 = READ_ONLY0x4000TO0x7FFF;
ROM_C000 = READ_ONLY0xC000 TO0xFEFF;
/*banked Flash*/
PAGE_38=READ_ONLY0x388000TO0x38BFFF;
PAGE_39=READ_ONLY0x398000TO0x39BFFF;
PAGE_3A=READ_ONLY0x3A8000TO0x3ABFFF;
PAGE_3B=READ_ONLY0x3B8000TO0x3BBFFF;
PAGE_3C=READ_ONLY0x3C8000TO0x3CBFFF;
PAGE_3D=READ_ONLY0x3D8000TO0x3DBFFF;
可以看到Flash空間被劃分為兩部分：unbanked Flash以及banked Flash。對于banked Flash，定義在其空間內的函數只能被本頁的程序所調用；而定義在unbanked Flash內的函數則可以為工程內任意程序所調用。中斷函數想要正確地響應中斷請求，必須放在unbanked Flash內，因此需要將中斷函數置于特定的位置。可以從A/D中斷函數ATD0的定義中看出，ATD0被定義在CODE_SEG ATD0Interrupt_SEG部分。CODE_SEG ATD0Interrupt_SEG是自己定義的ATD0中斷代碼段，其存放位置在PE_Multilink_CyclonePro_linker.prm文件的PLACEMENT關鍵字下定義：
PLACEMENT
ATD0Interrupt_SEG，
COPY
INTOROM_C000
這樣，就將ATD0Interrupt_SEG的位置定義在了unbanked Flash空間的ROM_C000。
最后，在工程中建立ATD0Interrupt.c文件，在其中聲明中斷函數ATD0()為外部函數：
#pragma CODE_SEG ATD0Interrupt_SEG
extern void ATD0();
#pragma CODE_SEG DEFAULT
這樣，就能保證置于任意存儲空間的主程序在請求中斷時，都可以得到及時、正確的中斷響應。
2.3 主從藍牙模塊驅動
藍牙技術是一種使用2.4 GHz頻段的短距離無線通信技術。與其他幾種無線通信方式比較，藍牙的傳輸速率并不是最快的，但由于其具有主從式的自組織微微網、低功耗、頻段的開放性等優勢，因此在無線傳感器網絡的應用中具有良好的前景。
本設計中的無線傳感器網絡模塊正是采用藍牙通信實現的。傳感器采集的信號經過A/D轉換，轉換結果需要通過藍牙無線通信傳至PC機。藍牙系統能夠支持2種連接，即點對點連接和點對多點連接。這就形成了2種網絡結構：微微網和散射網。本系統屬于只有一個從設備的微微網。這個微微網中，主藍牙為與PC機相連的藍牙模塊，從藍牙由與單片機相連的藍牙模塊擔任。主從藍牙的區別在于：主藍牙可以主動發出指令搜索藍牙設備，建立和斷開鏈接；而從藍牙則必須等待主藍牙的指令才能開始工作。
PC機與主藍牙模塊、單片機與從藍牙模塊之間都是串行通信，波特率為57 600 b/s。主從藍牙模塊的初始化過程大致相同，通過串行通信順序發送如下10條指令：
Reset[01 03 0C 00]
Read_Buffer_Size[01 05 10 00]
Clear:Set_Event_Filter[01 05 0C 01 00]
Write_Scan_Enable[01 1A 0C 01 03]
Write_Authentication_Enable[01 20 0C 01 00]
Write_Voice_Setting[01 26 0C 02 60 00]
Set_Event_Filter[01 05 0C 03 02 00 02]
Write_Connection_Accept_Timeout[01 16 0C 02 00 20]
Write_Page_Timeout[01 18 0C 02 00 30]
Read_BD_ADDR[01 09 10 00]
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