基于PSoC的飛艇智能無線溫度采集系統設計

1.3 PSoC系統內部框架

由于各個溫度傳感器的數據都是通過I2C總線傳輸給PSoC，無線收發模塊則是通過SPI把各個節點的數據發送給PSoC，而PSoC又通過UATR把數據發送給飛控中心處理，所以在系統中要有SPI、I2C、UART才能夠接收和發送數據，才能完成系統的整體設計。而PSoC內部則包含了這三部分，只需要調用這些模塊再配置好參數就可以與外部接口模塊進行數據的傳輸，如圖3所示。

1.4 PSoC內部硬件搭建

PSoC Designer主要功能包括：在器件編輯器中進行用戶模塊選擇、參數設置、引腳適配;在應用程序編輯器中編輯程序、調試以及下載程序[2，6]。

在集成環境(IDE)PSoC Designer5.0的器件編輯器中，可實現硬件模塊的搭建。本系統只用到了PSoC芯片內部的UATR、SPI、I2C模塊。系統內部硬件搭建如圖4所示。

(1)創建工程：選擇應用系統所要配置的芯片。

(2)用戶模塊配置：在器件編輯器中根據系統需求選擇合適的用戶模塊;將選擇的用戶模塊放置在合適的用戶模塊資源配置窗口中的基本單元DBB、DCB、ACB位置;對用戶模塊的參數設置、用戶模塊連接和引腳適配進行配置等。

(3)用戶模塊連接：單擊UART的輸入/輸出部分，從下拉表框中選擇一條合適的行廣播線與之相連即可。還可以對用戶模塊的時鐘源進行選擇和數字模塊的輸入使能標志。

2 系統的軟件設計

I2C單元能實現完整的I2C主模式或從模式的串行通信功能，是PSoC與雙線I2C串行通信總線接口通過配置寄存器I2C_CFG來設置基本的操作模式、波特率以及選擇中斷;I2C_SC寄存器用于主設備和從設備控制數據字節流并跟蹤總線的狀態;I2C_DR寄存器用來提供移位寄存器的讀/寫訪問;I2C_MSCR實現了I2C幀控制以及提供總線忙狀態。

SPI是串行外圍設備接口， 是一種高速同步串行通信接口。SPI接口通用的4條線是系統時鐘(Clock)、主機輸入/從機輸出線(MISO)、主機輸出/從機輸入線(MOSI)、輸出片選時鐘(SCLK)。SPI配置的寄存器有功能寄存器、輸入寄存器、輸出寄存器、控制寄存器CR0和數據緩沖寄存器DR0、DR1和DR2[2]。

在應用程序編輯器中編輯源代碼,只要對UART、SPI和I2C初始化和調用函數就可以實現功能。軟件設計的總體流程圖如圖5所示。

UART用于控制計算機與串行設備的通信，作為一種低速通信協議，廣泛應用于通信領域。UART的通信流程主要是：程序的初始化、開UART用戶模塊、開UART中斷、發送字符串、接收緩沖區滿標志等。UART通信流程圖和UART中斷流程圖分別如圖6和圖7所示。