基于ARM的智能無線信號變送器的設計

MAX1162是一款低功耗、16位模數轉換器（ADC），采用逐次逼近型ADC結構，具有自動關斷、1.1μs快速喚醒和兼容于SPI/QSPI/MICROWIRE的高速接口。MAX1162工作于+5V單模擬電源，并且具有獨立的數字電源引腳，允許芯片直接和+2.7～+5.25V的數字邏輯接口。

在最大采樣速度200ks/s下，MAX1162僅吸取2.5mA電流。在200ks/s（最大值）采樣速度下，功耗僅12.5mW（AVDD=DVDD=+5V）。AutoShutdown能在10ks/s速率下將電源電流減小至130μA，在更低的采樣速度下可以減小至10μA以下。

MAX1162的內部結構框圖見圖4。

圖4 MAX1162內部結構圖

② 相關電路設計

從跟隨器出來的模擬信號可能夾雜著噪聲信號，會對轉換精度產生影響，因此，在MAX1162前加入濾波電路，盡量減少輸入噪聲的影響。同時，為了減少對其他電路的影響，增加了0.1μF的去耦電容。電路原理圖見圖5。

圖5 A/D電路原理圖

3 GPRS MODEM接口電路

CMS91 GPRSMODEM是一塊以CMS91GPRS模塊為核心搭配必要外圍電路制成的GPRSMODEM。CMS91模塊是一種雙頻段GSM/GPRS10級模塊，既支持GSM的短信功能，也支持GPRS數據傳輸功能。MODEM提供了標準RS232接口，使用了6根串行通信信號線：TXD、RXD、DTR、CTS、RTS和GND。其通信波特率范圍為2400～115 200b/s。

LPC2136提供了一組完整的9芯（包括地）MODEM信號，我們可以使用其中對應的6根來與MODEM通信，但由于是3.3V電平邏輯，要與MODEM的RS-232接口連接還需要電平轉換。雖然在本系統中我們所用MODEM使用6根MODEM信號線，但為了兼容其他各型號的串行MODEM，提高本系統的兼容性和升級能力，設計中將LPC2136提供的完整MODEM信號全部進行電平轉換，通過跳線設置選擇實際應用需要使用的信號線。

用MAX3243進行3.3V和RS-232電平轉換。MAX3243是MAXIM公司推出的232電平轉換芯片，其內部含有獨立電荷泵，可以從3.0～5.5V的電源電壓產生2Vcc的RS-232電平，使得其只需外接4個0.1μF的電容和一路 3.3V工作電源即可正常工作，大大簡化了電路設計。其具有5個接收器和3個驅動器，符合標準MODEM信號方向的配置，適合MODEM連接。其電路原理圖如圖6。

圖6 MODEM接口電路原理圖

軟件設計

軟件的編寫工作主要有兩個部分：AD轉換部分和GPRS MODEM部分。

AD轉換部分：模擬部分使用的A/D芯片為標準SPI接口。SPI接口操作比較簡單，在系統中我們使用IO口模擬SPI總線，按照各芯片規定的操作時序編寫相應的IO口操作程序即可。MAX1162的讀寫時序見圖7。

從時序圖上可以看出，一個AD轉換周期從CS信號下降沿開始，并在6個時鐘節拍后ADC開始采集數據。SCLK信號驅動著轉換過程并在第8個時鐘節拍下降沿開始把轉換結果放到DOUT數據線上（高位數據在前），整個轉換周期需要24個時鐘節拍，在讀取轉換結果最低位后，CS被強制拉為高電平，自動復位內部寄存器，并使MAX1162進入掉電模式。具體程序的編寫可參考MAX1162的用戶手冊。

圖7 MAX1162讀寫時序

GPRS MODEM部分：為了解決終端設備（Terminal Equipment，TE）或數據終端設備（DataTerminal Equipment，DTE）與終端適配器（Terminal Adapter，TA）或數據電路終端設備（DataCircuit TerminalEquipment，DCE）之間通信的問題，著名通信設備生產商Hayes為此制定了一套指令，現在已成為事實上的標準并被所有調制解調器制造商采用。這就是常說的“AT指令”。AT指令幾乎都是以AT開始，以《CR》《LF》結尾的特定的字符串，AT后跟的字母和數字表明AT指令的具體功能。指令集分成標準AT指令集（StandardV.25ATCommands），AT增強指令集（ATCommandsforEnhancedFunctions），傳真指令集（ATCommandsforFAX）等多種。各個不同的MODEM生產廠商對于特殊的功能集進行了相應的增加。

我們使用的CellonCMS91模塊用于發送短消息的主要AT指令見表2。

表2 常用的短消息AT指令

在本系統中，CMS91模塊與LPC2136的UART1相聯。LPC2136通過UART1以字符的形式將AT指令發給CMS91模塊。在底層驅動中我們要完成的任務就是實現通過LPC2136的UART1向GPRS MODEM發送字符，其中最基本的函數是實現WRITE MODEM函數。

uint8 ModemWrite（char *Data， uint16 NByte）

{

uint8 err，i;

while（NByte》0）

{

OSSemPend（Uart1Send，0，err）;

for（i=0;i《8;i++）

{

U1THR=*Data++;

NByte--;

if（NByte==0）

{

break;

}

}

}

return ModemState;

}

結束語

系統具備了移動網內GPRS終端間互聯功能和INTERNET接入功能，此外，在結構設計上，充分考慮了樣機系統的開放性、可擴展性、易升級性等特點，整個系統具有很高的性價比。實踐證明了該設計的可行性，但在系統的復位電路、外部時鐘電路和電源等幾個部分，本文只提供了一種最簡單的方案。在實際應用中，對于較為復雜的現場環境可以相應添加看門狗復位電路和獨立電源設計等復雜電路。