畢業(yè)設(shè)計（論文）基于tc35i模塊與CC2430模塊的通信接口設(shè)計

1、西西 安安 郵郵 電電 學(xué)學(xué) 院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計（論計（論 文）文）題 目：基于 tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計院 （系）： 通信與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 通信工程 班 級： 通工 0705 班 學(xué)生姓名： 導(dǎo)師姓名： 職稱： 工程師 起止時間： 2011 年 3 月 15 日至 2011 年 6 月 18 日西西 安安 郵郵 電電 學(xué)學(xué) 院院畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計( (論文論文) )任務(wù)書任務(wù)書 學(xué)生姓名學(xué)生姓名指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師職稱職稱工程師工程師院院(系系)通信與信息工程學(xué)院通信與信息工程學(xué)院專業(yè)專業(yè)通信工程通信工程題目題目基于基于 tc35itc35i 模塊與模塊

2、與 cc2430cc2430 模塊的通信接口設(shè)計模塊的通信接口設(shè)計 任務(wù)與要求任務(wù)與要求本題目應(yīng)完成的工作，題目預(yù)期目標(biāo)和成果形式：本題目應(yīng)完成的工作，題目預(yù)期目標(biāo)和成果形式：本題目主要熟悉數(shù)據(jù)從用戶手機(jī)端通過 gsm 網(wǎng)絡(luò)到達(dá) tc35i 模塊，然后經(jīng)過 zigbee協(xié)調(diào)器解析，最終到達(dá) cc2430 模塊，然后將 cc2430 模塊采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)協(xié)調(diào)器傳遞給tc35i 模塊，然后發(fā)送回用戶。這整個過程的完成要建立在對 zigbee 協(xié)調(diào)器與 cc2430 模塊間通信技術(shù)的充分理解以及對 tc35i 的通信原理和數(shù)據(jù)處理方式的透徹分析的基礎(chǔ)之上，然后通過程序控制其完成相應(yīng)的功能，最后將程序下

3、載到硬件上去調(diào)試及測試。1、了解課題所研究的內(nèi)容，tc35i、cc2430 及其使用的 iar 環(huán)境的概況。2、準(zhǔn)備相關(guān)理論材料，主要是常用 at 指令的功能，以及無線通信原理、無線單片機(jī)等相關(guān)資料。3、使用開發(fā)套件對 cc2430 模塊進(jìn)行實驗研究，掌握 zigbee 技術(shù)的核心軟件。4、將 tc35i 模塊與 zigbee 協(xié)調(diào)器結(jié)合起來進(jìn)行調(diào)試，實現(xiàn)應(yīng)用軟件開發(fā)的特定功能。5、對應(yīng)用軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，下載到硬件電路之后進(jìn)行調(diào)試以及測試。6、提交畢業(yè)論文，完成答辯。開始日期開始日期完成完成日期日期院長院長(簽字簽字)年年月月日日西西 安安 郵郵 電電 學(xué)學(xué) 院院畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 (

4、(論文論文) ) 工工 作作 計計 劃劃 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 職稱職稱 工程師工程師 院院( (系系) ) 通信與信息工程學(xué)院通信與信息工程學(xué)院 專業(yè)專業(yè) 通信工程通信工程 題目題目 基于基于 tc35itc35i 模塊與模塊與 cc2430cc2430 模塊的通信接口設(shè)計模塊的通信接口設(shè)計 工作進(jìn)程工作進(jìn)程1 月 3 日至 1 月 15 日 搜集相關(guān)資料，了解 tc35i 和 cc2430 的相關(guān)技術(shù)。 1 月 16 日至 1 月 31 日 學(xué)習(xí) tc35i 信息的傳輸方式2 月 1 日至 2 月 20 日 學(xué)習(xí) cc2430 的數(shù)據(jù)接收和傳送模式2 月 21 日至 3 月

5、31 日 掌握數(shù)據(jù)在 tc35i 和 cc2430 中的傳輸及轉(zhuǎn)換過程4 月 1 日至 4 月 20 日 對 tc35i 和 cc2430 之間的接口進(jìn)行完成基本功能的設(shè)計嘗試4 月 21 日至 5 月 10 日 對接口進(jìn)行進(jìn)一步的功能完善和性能檢測5 月 11 日至 5 月 31 日 撰寫論文，完成論文初稿6 月 1 日至 6 月 5 日 完善并修改畢業(yè)論文6 月 6 日至 6 月 10 日 準(zhǔn)備答辯。起 止 時 間工 作 內(nèi) 容主要參考書目(資料)zigbee2006 無線網(wǎng)絡(luò)與無線定位實戰(zhàn)北京航空航天大學(xué)出版社zigbee 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入門與實戰(zhàn)北京航空航天大學(xué)出版社zigbee 技術(shù)及

6、應(yīng)用北京航空航天大學(xué)出版社單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計培訓(xùn)教程實踐篇北京航空航天大學(xué)出版社主要儀器設(shè)備及材料c51rf-3-pk 無線 zigbee 協(xié)議棧高級開發(fā)工具箱 v3.01：1)cc2430 無線單片機(jī) c51rf-3 實時在線仿真器(usb 接口) 一個；2)cc2430 2.4ghz 高頻無線目標(biāo)模塊 3 個；3)cc2430/cc2431 擴(kuò)展無線網(wǎng)絡(luò)表演板(帶圖形 lcd)2 個；4)配套電纜/電源/電池盒。pc 機(jī)一臺每周星期四上午到教研室匯報工作進(jìn)度，聽取老師的意見該計劃主要是對 zigbee 技術(shù)和 tc35i 通信方式的認(rèn)識，對 cc2430 模塊相應(yīng)控制代碼的編寫，下載到硬件電路

7、板之后的整體調(diào)試。論文(設(shè)計)過程中教師的指導(dǎo)安排對計劃的說明西安郵電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告通信與信息工程學(xué)院 院（系） 通信工程 專業(yè) 07 級 05 班課題名稱：基于基于 tc35itc35i 模塊與模塊與 cc2430cc2430 模塊的通信接口設(shè)計模塊的通信接口設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 報告日期： 2011 年 3 月 24 日 1本課題所涉及的問題及應(yīng)用現(xiàn)狀綜述本課題所涉及的問題：本課題所涉及的問題：本課題主要是解決 tc35i 模塊和 cc2430 模塊間的數(shù)據(jù)傳輸原理，包括端口配置、數(shù)據(jù)組織形式和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。應(yīng)用現(xiàn)狀及前景綜述：應(yīng)用現(xiàn)狀及前景綜述：tc35i 模

8、塊是西門子公司推出的一種無線通信模塊，它是集射頻電路、基帶于一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的 at 命令接口，主要應(yīng)用于 gsm 網(wǎng)絡(luò)，具備 gsm 無線通信的全部功能，支持 text 和pdu 模式的短消息編碼方式，方便用戶的開發(fā)設(shè)計及應(yīng)用。cc2430 單片機(jī)是一種在單個芯片上整合了射頻、內(nèi)存和微處理器的高性能單片機(jī)，能以無線的方式與其他的交換節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，并能通過串口相連與其他設(shè)備交換數(shù)據(jù)，具備無線和有線兩種數(shù)據(jù)傳輸能力。目前，在全球范圍內(nèi)，由小型單片機(jī)組成的無線傳感網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)的組合使智能化的遠(yuǎn)程控制成為可能，最具典型的模型就是 gsm 網(wǎng)絡(luò)和單片機(jī)的組合，使人們在遠(yuǎn)離監(jiān)控環(huán)境的條件下能以

9、一條簡單的短信就能實時了解監(jiān)控區(qū)的環(huán)境。在實際應(yīng)用中，通信網(wǎng)絡(luò)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)間的通信成為研究的熱點，也是制約這種系統(tǒng)普遍推廣因素。一個合理的基于 tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計將大大推廣此類技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、交通運(yùn)輸?shù)刃枰h(yuǎn)程控制的領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。2本課題需要重點研究的關(guān)鍵問題、解決的思路及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析關(guān)鍵問題：關(guān)鍵問題：1. tc35i 的數(shù)據(jù)接收、傳輸方式和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2. cc2430 模塊的數(shù)據(jù)接收和傳輸模式以及其對數(shù)據(jù)的處理機(jī)制解決思路：解決思路： 首先，通過分析課題的研究要求和內(nèi)容，翻閱相關(guān)資料，盡快的對兩種通信技術(shù)有個大致的了解，熟悉個模塊的

10、基本功能。其次，在對模塊的功能有了大致的了解的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對數(shù)據(jù)在進(jìn)入模塊到從模塊輸出期間，其格式的變換，從而找到各個模塊對數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換機(jī)制，以便得出各個模塊對從接口進(jìn)入的數(shù)據(jù)的格式的要求，進(jìn)而更合理的設(shè)計滿足它們需求的數(shù)據(jù)接口。最后通過老師的指導(dǎo)和自己在實際操作過程中的問題，參閱相關(guān)書籍和資料，對各個方案進(jìn)行科學(xué)、合理的論證，得出最后的解決方案，達(dá)到預(yù)期的研究結(jié)果。實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性：實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性：通過開放實驗、科技競賽已具備對 tc35i 模塊和 cc2430 模塊的進(jìn)行開發(fā)的基礎(chǔ)，同時實驗室能夠提供這些芯片資料、以及實際模塊來完成硬件方面的開發(fā)。我相信，在老師的指導(dǎo)和自己的努力

11、下，通過合理安排時間、科學(xué)的計劃和進(jìn)行設(shè)計作業(yè)，最后能達(dá)到預(yù)期的成果。3完成本課題的工作方案1 月 3 日至 1 月 15 日 搜集相關(guān)資料，了解 tc35i 和 cc2430 的相關(guān)技術(shù)。 1 月 16 日至 1 月 31 日 學(xué)習(xí) tc35i 信息的傳輸方式2 月 1 日至 2 月 20 日 學(xué)習(xí) cc2430 的數(shù)據(jù)接收和傳送模式2 月 21 日至 3 月 31 日 掌握數(shù)據(jù)在 tc35i 和 cc2430 中的傳輸及轉(zhuǎn)換過程4 月 1 日至 4 月 20 日 對 tc35i 和 cc2430 之間的接口進(jìn)行完成基本功能的設(shè)計嘗試4 月 21 日至 5 月 10 日 對接口進(jìn)行進(jìn)一步的功

12、能完善和性能檢測5 月 11 日至 5 月 31 日 撰寫論文，完成論文初稿6 月 1 日至 6 月 5 日 完善并修改畢業(yè)論文6 月 6 日至 6 月 10 日 準(zhǔn)備答辯。4指導(dǎo)教師審閱意見指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師(簽字)： 2011 年 3 月 24 日說明：本報告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文(設(shè)計)課題任務(wù)的學(xué)生在畢業(yè)論文(設(shè)計) 正式開始的第 1 周周五之前獨立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。西西安安郵郵電電學(xué)學(xué)院院畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計 ( (論論文文) )成成績績評評定定表表學(xué)生姓名性別男學(xué)號專 業(yè)班 級通工 0705 班課題名稱基于 tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計課題類型硬件設(shè)計類難度

13、難畢業(yè)設(shè)計（論文）時間2011 年年3 月月15 日日6 月月 18 日日指導(dǎo)教師鄭娟毅(職稱 工程師)課題任務(wù)完成情況論文 (千字)； 設(shè)計、計算說明書 (千字)； 圖紙 (張)；其它(含附件)：指導(dǎo)教師意見分項得分：開題調(diào)研論證 分； 課題質(zhì)量（論文內(nèi)容） 分； 創(chuàng)新 分；論文撰寫（規(guī)范） 分； 學(xué)習(xí)態(tài)度 分； 外文翻譯 分指導(dǎo)教師審閱成績：指導(dǎo)教師(簽字)： 2010年 月 日評閱教師意見分項得分：選題 分； 開題調(diào)研論證 分； 課題質(zhì)量（論文內(nèi)容） 分； 創(chuàng)新 分；論文撰寫（規(guī)范） 分； 外文翻譯 分評閱成績： 評閱教師(簽字)： 2010 年 月 日驗收小組意見 分項得分：準(zhǔn)備情況

14、分； 畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量 分； （操作）回答問題 分驗收成績：驗收教師(組長)(簽字)： 2010 年 月 日i答辯小組意見分項得分：準(zhǔn)備情況 分； 陳述情況 分； 回答問題 分； 儀表 分答辯成績： 答辯小組組長(簽字)： 2010 年 月 日成績計算方法(填寫本系實用比例 )指導(dǎo)教師成績指導(dǎo)教師成績 20 () 評閱成績評閱成績 30 () 驗收成績驗收成績 30 () 答辯成績答辯成績 20 ()學(xué)生實得成績(百分制)指導(dǎo)教師成績指導(dǎo)教師成績 評閱成績評閱成績 驗收成績驗收成績 答辯成績答辯成績 總評總評 答辯委員會意見畢業(yè)論文(設(shè)計)總評成績(等級)： 院(系)答辯委員會主任(簽字)

15、： 院(系) (簽章) 2010 年 月 日備注ii西安郵電學(xué)院畢業(yè)論文(設(shè)計)成績評定表(續(xù)表)i目錄目錄目錄目錄-i摘摘 要要-iiiabstract -iv引言引言-11.tc35i 與與 zigbee 簡單介紹簡單介紹 -21.1tc35i-21.1.1概述-21.1.2 tc35i模塊通信原理-21.2 zigbee技術(shù)-31.2.1 zigbee技術(shù)簡介-31.2.2 zibee技術(shù)的應(yīng)用-31.2.3 zigbee技術(shù)的特點-52.接口設(shè)計接口設(shè)計 -52.1 接口設(shè)計整體方案 -52.2 硬件設(shè)計 -62.3 軟件設(shè)計 -73.系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計 -73.1 cc2430

16、 模塊 3.1.1 cc2430 芯片簡介 -73.1.2 cc2430 內(nèi)部結(jié)構(gòu)-73.1.3 cc2430硬件應(yīng)用電路-93.2 tc35i模塊硬件應(yīng)用電路 -103.3 串口通信 -113.3.1 定義-113.3.2原理-113.3.3接口-123.4.4作用-133.3.5常用的串口調(diào)試工具介紹-134系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計-144.1iar 開發(fā)系統(tǒng)簡介 -144.2 系統(tǒng)整體方案 -154.3 tc35i模塊與 zigbee協(xié)調(diào)器間通信的開發(fā)方案-164.3.1 常用at指令介紹-164.3.2 調(diào)試方法-164.4 zigbee協(xié)調(diào)器與 cc2430 模塊間的通信設(shè)計-174

17、.4.1 ieee 802.15.4/zigbee協(xié)議-174.4.2 zigbee協(xié)調(diào)器與cc2430模塊的通信方式-18致謝致謝-19ii參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)-20附錄附錄-21iii摘摘 要要在科技飛速發(fā)展的今天，人們對智能化的要求越來越高。自 zigbee 技術(shù)問世以來，基于 zigbee 技術(shù)的各種應(yīng)用已深入到人們的生活中的方方面面。在工業(yè)、交通、家居、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，裝有支持 zigbee 通信協(xié)議的智能化芯片 cc2430 加入到各個終端，使各個終端工作在固定的網(wǎng)絡(luò)中，可以方便管理者的統(tǒng)一管理與調(diào)度。然而怎么才能將此智能網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有的通信網(wǎng)結(jié)合起來，達(dá)到遠(yuǎn)程、智能的控制與管理的目的呢？基于

18、此，我提出了一個基于 tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計的解決方案。該方案由于融合了無線和有線兩種數(shù)據(jù)傳輸方式，保證了數(shù)據(jù)在兩個模塊間的傳輸可靠性的同時也將進(jìn)一步擴(kuò)展它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的應(yīng)用。關(guān)鍵字：zigbee、tc35i 模塊、cc2430 模塊 ivabstractas the technology develops,people have higher expectation for intelligent.since the technique of zigbee came out,the applications that based on it

19、 have spreaded to all aspects of our daily lives. in industrial, transportation, household,agriculture and other fields,the terminal with the intelligent chip cc2430 that support the zigbee communication protocol facilitates management.but how to combine the intelligent network with the telecommunic

20、ation network to remote, intelligent control and management?based on this situation,a solution for the design of a communication interface between tc35i and cc2430 is proposed.for this design has combined the wired and wireless data transmission style,the reliability of the data between the two modu

21、les is assured,and it will also extend the usage among industrial,agriculture,medical treatment and transportation and other fields.keywords: zigbee,tc35i module,cc2430 module基于 tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計1引言引言隨著計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，家用電器對遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的要求也在不斷提高。近年來移動通信網(wǎng)絡(luò)的日益擴(kuò)大，使手機(jī)短消息業(yè)務(wù)得到了飛速發(fā)展，各種基于短消息收發(fā)的增值業(yè)務(wù)也日益產(chǎn)生?；?/p>

22、于短消息數(shù)據(jù)交換的技術(shù)，由于省略了龐大的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資和維護(hù)費(fèi)用，對于一些分布廣泛、信息點密度系數(shù)、信息點經(jīng)常移動的系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢。利用現(xiàn)有的 gsm（global system for mobile communication）網(wǎng)絡(luò)資源，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)覆蓋率高、傳輸特性好等優(yōu)勢，為現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供一種更便捷的無線數(shù)據(jù)傳輸方式，這必將成為今后智能電子的發(fā)展趨勢。tc35i 模塊是西門子公司推出的一種無線通信模塊，它是集射頻電路、基帶于一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的 at 命令接口，主要應(yīng)用于 gsm 網(wǎng)絡(luò)，具備 gsm 無線通信的全部功能，支持 text 和 pdu 模式的短消息編碼方式，方便用戶的開

23、發(fā)設(shè)計及應(yīng)用。zigbee（ieee802.15.4）技術(shù)是最近發(fā)展起來的一種短距離無線通信技術(shù)，功耗低，被業(yè)界認(rèn)為是最有可能應(yīng)用在工控場合的無線方式。它同樣使用 2.4ghz 波段，采用跳頻技術(shù)和擴(kuò)頻技術(shù)。另外，它可與 254 個節(jié)點聯(lián)網(wǎng)。節(jié)點可以包括儀器和家庭自動化應(yīng)用設(shè)備。它本身的特點使得其在工業(yè)監(jiān)控、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭監(jiān)控、安全系統(tǒng)等領(lǐng)域有很大的發(fā)展空間。為了最大限度的利用現(xiàn)有的 gsm 網(wǎng)絡(luò)和發(fā)揮 zigbee 這種短距離無線通信技術(shù)在智能控制領(lǐng)域的作用，一個合理的基于 tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計將大大推廣此類技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、交通運(yùn)輸?shù)刃枰h(yuǎn)程控制的領(lǐng)

24、域的應(yīng)用和發(fā)展?；?tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計21.tc35i 與與 zigbee 簡單介紹簡單介紹1.1tc35i1.1.1 概述概述tc35i 短信模塊是西門子公司推出的一種無線通信模塊，支持雙頻900/1800mhz。在 gsm 網(wǎng)絡(luò)日臻完善的今天，tc35i 短信模塊秉承了西門子一貫的優(yōu)秀品質(zhì)，它易于集成，集射頻電路、基帶于一體。在遠(yuǎn)程監(jiān)控和無線公話以及無線pos 終端等領(lǐng)域，tc35i 短信模塊都能發(fā)揮作用。用戶主要通過標(biāo)準(zhǔn)的 at 指令對其進(jìn)行控制，支持 text 和 pdu 兩種模式的短信編碼方式，可以方便用戶根據(jù)實際需要對其進(jìn)行開發(fā)設(shè)計。1.1.2

25、tc35i 模塊通信原理模塊通信原理tc35i 模塊提供的命令接口符合 gsm07.05 和 gsm07.07 規(guī)范。gsm07.07 中定義的 at command 接口，提供了一種移動平臺與數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的通用接口。用戶通過向 tc35i 模塊發(fā)送 at 指令來對其進(jìn)行控制。tc35i 模塊與 gsm 網(wǎng)絡(luò)的通信通過無線方式進(jìn)行，與 cc2430 模塊的數(shù)據(jù)傳輸主要通過串口進(jìn)行，cc2430 通過串口向 tc35i 模塊傳送 at 指令對其進(jìn)行控制。at 即 attention，at 指令集是從終端設(shè)備(terminal equipment，te)或數(shù)據(jù)終端設(shè)備(data termina

26、l equipment，dte)向終端適配器(terminal adaptor， ta)或數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備(data circuit terminal equipment，dce)發(fā)送的。通過 ta，te 發(fā)送 at 指令來控制移動臺(mobile station，ms)的功能，與 gsm 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行交互。用戶可以通過 at 指令進(jìn)行呼叫、短信、電話本、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、傳真等方面的控制。90 年代初，at 指令僅被用于 modem 操作。沒有控制移動電話文本消息的先例，只開發(fā)了一種叫 sms block mode 的協(xié)議，通過終端設(shè)備(te)或電腦來完全控制 sms。幾年后，主要的移動電話生產(chǎn)廠商

27、諾基亞、愛立信、摩托羅拉和 hp 共同為 gsm 研制了一整套at 指令，其中就包括對 sms 的控制。at 指令在此基礎(chǔ)上演化并被加入 gsm 0705標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)在的 gsm0707 標(biāo)準(zhǔn)，完全標(biāo)準(zhǔn)化和比較健全的標(biāo)準(zhǔn)。如：對 sms 的控制共有 3 種實現(xiàn)途徑：最初的 block mode；基于 at 指令的 text mode；基于 at指令的 pdu mode。到現(xiàn)在 pdu mode 已經(jīng)取代 block mode，后者逐漸淡出。gsm 模塊與計算機(jī)之間的通信協(xié)議是一些 at 指令集，at 指令是以 at 作首， 字符結(jié)束的字符串，at 指令的響應(yīng)數(shù)據(jù)包在 中。每個指令執(zhí)行成功與否都有

28、相應(yīng)的返回。基于 tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計3其他的一些非預(yù)期的信息(如有人撥號進(jìn)來、線路無信號等)，模塊將有對應(yīng)的一些信息提示，接收端可做相應(yīng)的處理。1.2 zigbee 技術(shù)技術(shù)1.2.1 zigbee 技術(shù)簡介技術(shù)簡介簡言之，zigbee 就是一種便宜的、低功耗的近距離無線組網(wǎng)通信技術(shù)。 “zigbee”一詞源自蜜蜂群在發(fā)現(xiàn)花粉位置時，通過跳 zigzag 形舞蹈來告知同伴，傳遞所發(fā)現(xiàn)新食物源的位置、距離和方向等信息。可以說，是一種小的動物通過簡潔的方式實現(xiàn)“無線”的溝通，人們借此來稱呼一種專注于低功耗、低成本、低復(fù)雜度、低速率的近程無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。zigbe

29、e 早期也被稱作“homerf lite”、“rf-easylink”或“firefly”無線通信技術(shù)，目前統(tǒng)一稱為“zigbee”技術(shù)。 近年來在無線個域網(wǎng) wpan 技術(shù)領(lǐng)域，各種標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)在競相發(fā)展，而這些不同技術(shù)的產(chǎn)品之間既有競爭又有互補(bǔ)。zigbee 正是在這種無線技術(shù)蓬勃發(fā)展的環(huán)境中應(yīng)運(yùn)而生的。不同于其他一些通信技術(shù)，它不去追求高速率、遠(yuǎn)距離；而是針對特定的在智能家居、智能建筑、工業(yè)自動化以及醫(yī)療領(lǐng)域的某些特定控制應(yīng)用需求，鎖定只有幾十 kbps 的速率、幾米幾十米的距離實現(xiàn)無線組網(wǎng)能力，在這樣的關(guān)鍵指標(biāo)條件下，在確定出其他技術(shù)要求微功耗、低復(fù)雜度，進(jìn)而低價格，從此誕生了一種新的無

30、線通信技術(shù)zigbee。在其他無線通信技術(shù)不斷追求高速率、遠(yuǎn)距離的今天，zigbee 卻向低速率、近距離的方向邁進(jìn)，其目的就是為了大幅度降低無線終端的成本及功耗。因為只有這樣，才能達(dá)到起“無所不在”的目的。 形象化的描述 zigbee：它是一種簡單的東西，其核心是多信道無線通信裝置和微控制器，他們都被集成在一兩塊半導(dǎo)體芯片上，封裝在如同指甲蓋大小的塑料制品里面。使用 zigbee 技術(shù)實現(xiàn)的產(chǎn)品，一般采用廉價的八位微處理器，將無線射頻收發(fā)模塊集成在一塊芯片上，外圍接上一個阻容和晶振等器件，在連接一些a/d、d/a、i/o 接口及控制電路（甚至這些電路也被集成到芯片中，如 ti 的cc2430）

31、，即組成了諸如各種智能控制節(jié)點、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心控制模塊。當(dāng)然，只有這些硬件是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要在其上加載合適的無線通信軟件（協(xié)議棧）和控制程序，才能組成完整的控制模塊。為此，現(xiàn)在也把這類帶有 zigbee 協(xié)議棧及無線收發(fā)模塊的單片機(jī)成為“無線單片機(jī)”，就是這個道理。1.2.2 zibee 技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用1.2.2.1 智能家居基于 tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計4隨著 zigbee 技術(shù)的出現(xiàn)，智能家居可能在未來的兩年內(nèi)加速走入人們的生活。zigbee 模塊可以安裝在電視、燈泡、遙控器、兒童玩具、游戲機(jī)、門禁系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)其他家電產(chǎn)品中，實現(xiàn)家居的照明、溫濕

32、度、安全和電氣智能控制。例如：在燈泡中安裝 zigbee 模塊，當(dāng)人們要開燈時，不需要走到墻壁開關(guān)處，直接通過遙控便可以實現(xiàn)；當(dāng)你打開電視機(jī)時，燈光會自動減弱；當(dāng)電話鈴響你拿起話機(jī)準(zhǔn)備通話時，電視機(jī)會自動靜音。通過 zigbee 終端設(shè)備還可以收集家居的各種信息，傳送到中央控制設(shè)備；或是通過遙控控制家里的電器、門窗，查看安保系統(tǒng)信息等。例如，回家前預(yù)先開啟家里的空調(diào)；下雨時遙控關(guān)閉門窗；家里有非法入侵者時，及時得到安保系統(tǒng)的通知；及時方便地采集水、電、燃?xì)獾挠昧俊？傊?，只要一個zigbee 遙控器，就可以控制所有的家電設(shè)備。1.2.2.2 工業(yè)控制通過 zigbee 網(wǎng)絡(luò)自動收集廠區(qū)各種設(shè)備信

33、息，并將信息送達(dá)中央控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，以掌握工廠的整體信息。例如，人們可以通過 zigbee 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)廠房內(nèi)不同區(qū)域溫濕度的監(jiān)控、照明系統(tǒng)感測；及時得到機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)狀況信息進(jìn)行生產(chǎn)線流程控制等；結(jié)合 rfid 標(biāo)簽，可以及時統(tǒng)計庫零件配件存量等，這些都可以由zigbee 網(wǎng)絡(luò)提供相關(guān)信息，達(dá)到工業(yè)控制和環(huán)境檢測的目的。當(dāng)然，目前工廠內(nèi)已有大量的有線控制系統(tǒng)，單“以 zigbee 為基礎(chǔ)的系統(tǒng)可以對控制系統(tǒng)和自動化的成本削減 50%，單單取消管道、線纜和人工的使用這一項就能削弱高達(dá) 80%的成本”，這些是不容忽視的。1.2.2.3 交通運(yùn)輸沿著街道、高速公路和其他地方布置大量 zigbee

34、 節(jié)點設(shè)備，人們就不會再擔(dān)心迷路。安裝在汽車?yán)锏膶?dǎo)航顯示器會告訴你當(dāng)前所處的位置，正向何處去。全球定位系統(tǒng)（gps）也能提供類似的服務(wù)，但是這種新的分布式系統(tǒng)能夠提供更精確、更具體的信息。即使在 gps 覆蓋不能到的樓內(nèi)或隧道內(nèi)，仍能繼續(xù)使用 zigbee 系統(tǒng)。從 zigbee 無線網(wǎng)絡(luò)能夠得到比 gps 更多的信息，如限速，街道是單行線還是雙行線，前面每條街的交通情況或事故信息等。使用這種系統(tǒng)，還可以跟蹤公共交通情況，及時地趕上下一班車，而不至于在寒風(fēng)中或在烈日下在車站登上十分鐘。1.2.2.4 醫(yī)院應(yīng)用在醫(yī)院，zigbee 網(wǎng)絡(luò)可以幫助醫(yī)生及時，準(zhǔn)確地收集急診病人的信息和檢查結(jié)果，快速準(zhǔn)

35、確地做出診斷。攜帶 zigbee 終端的患者不論走到哪里，都可以被 24 小基于 tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計5時監(jiān)控體溫、脈搏等；而配有 zigbee 終端的擔(dān)架，可以直接遙控電梯門的開關(guān)。時間是生命，zigbee 網(wǎng)絡(luò)可以幫助醫(yī)生和患者爭取每一秒的生命。1.2.3 zigbee 技術(shù)的特點技術(shù)的特點1.低速率：zigbee 工作在 20250kbps 的較低速率，分別提供 250 kbps(2.4ghz)、40kbp s(915 m hz) 和 20 kbps(868 m hz) 的原始數(shù)據(jù)吞吐率，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。2.低功耗：在低耗電待機(jī)模式下，2 節(jié)

36、 5 號干電池可支持 1 個節(jié)點工作 624個月，甚至更長。這是 zigbee 的突出優(yōu)勢。相比較，藍(lán)牙能工作數(shù)周、wifi 可工作數(shù)小時。3.短時延：zigbee 的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需 15ms，節(jié)點連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需 30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能。相比較，藍(lán)牙需要 310s、wifi 需要 3s。4.低成本：通過大幅簡化協(xié)議(不到藍(lán)牙的 1/10)，降低了對通信控制器的要求,按預(yù)測分析，以 8051 的 8 位微控制器測算，全功能的主節(jié)點需要 32kb 代碼，子功能節(jié)點少至 4kb 代碼，而且 zigbee 免協(xié)議專利費(fèi)。5.近距離：傳輸范圍一般介于 10100 m 之間

37、，在增加 rf 發(fā)射功率后，亦可增加到 13 km。這指的是相鄰節(jié)點間的距離。如果通過路由和節(jié)點間通信的接力，傳輸距離將可以更遠(yuǎn)。6.大容量網(wǎng)絡(luò)：zigbee 可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由一個主節(jié)點管理若干子節(jié)點，最多一個主節(jié)點可管理 254 個子節(jié)點；同時主節(jié)點還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理，最多可組成 65000 個節(jié)點的大網(wǎng)。7.免執(zhí)照頻段：采用直接序列擴(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(ism) 頻段，2. 4 ghz(全球) 、915 m hz(美國) 和 868 m hz(歐洲) 。8.高安全：zigbee 提供了三級安全模式，包括無安全設(shè)定、使用接入控制清單(acl) 防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高

38、級加密標(biāo)準(zhǔn)(aes-128) 的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性。2.接口設(shè)計接口設(shè)計2.1 接口設(shè)計整體方案接口設(shè)計整體方案基于 tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計6用戶有需求時，按已經(jīng)約定好的格式向接口模塊發(fā)送短信，接口模塊在收到用戶的短信之后，將短信的內(nèi)容進(jìn)行解析，然后發(fā)送到 cc2430 模塊，cc2430 模塊在收到接口模塊轉(zhuǎn)送的命令后，控制相應(yīng)的傳感器完成相應(yīng)的工作，然后將收集到的信息反饋給接口模塊，通過接口模塊發(fā)送給用戶。至此，一次通信過程完成，接口模快進(jìn)入等待用戶下一個命令的狀態(tài)。如圖 2-1 所示，tc35i 模塊與 zigbee 協(xié)調(diào)器通過 rs-232 串

39、口線相連，組成與cc2430 模塊通信的接口模塊。接口模塊與 cc2430 模塊以及用戶間的通信都是通過無線方式完成。當(dāng)用戶發(fā)送消息時，tc35i 模塊先將消息進(jìn)行接收后告知 zigbee 協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器再通過 at 指令控制 tc35i 模塊將短消息讀出，當(dāng)短信內(nèi)容送到 zigbee 協(xié)調(diào)器后，zigbee 協(xié)調(diào)器根據(jù)短信的內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)的操作。具體為，根據(jù)短信內(nèi)容與某個 cc2430 模塊進(jìn)行通信，該 cc2430 模塊根據(jù)所接收的信息內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)的操作命令，控制開關(guān)的開啟和關(guān)閉、使用傳感器對周圍環(huán)境信息進(jìn)行采集等。圖 2-1 接口縮略圖2.2 硬件設(shè)計硬件設(shè)計包括 tc35i 模塊和 zi

40、gbee 協(xié)調(diào)器以及 cc2430 無線開發(fā)套件（開發(fā)板、核心板和仿真器）以及鏈接所需的線材。核心板插于開發(fā)板之上，開發(fā)板為核心板提供外圍功能電路，在本設(shè)計中只是用到了開發(fā)板的串口，仿真器是進(jìn)行在線仿真的。圖 2-2 所需實物圖cc2430 模塊接口模塊tc35i模塊zigbee協(xié)調(diào)器rs-232cc2430 模塊cc2430 模塊基于 tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計72.3 軟件設(shè)計軟件設(shè)計tc35i 模塊部分的軟件設(shè)計以串口為基礎(chǔ)，通過編寫 c 語言程序?qū)ζ溥M(jìn)行控制。zigbee 協(xié)調(diào)器和 cc2430 模塊部分，通過使用無線龍公司提供的點對多無線通信協(xié)議棧 2004

41、，完成協(xié)調(diào)器對 cc2430 模塊的控制以及他們之間的通信。這部分的核心設(shè)計集中在對 tc35i 模塊的短信分析與處理部分，通過串口中斷完成。具體設(shè)計將在后續(xù)章節(jié)中闡述。3.系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 cc2430 模塊模塊 3.1.1 cc2430 芯片簡介芯片簡介cc2430 是 chipcon 公司推出的用來實現(xiàn)嵌入式 zigbee 應(yīng)用的片上系統(tǒng)22。它支持 2.4ghz ieee802.15.4/zigbee 協(xié)議。在單個芯片上整合了 zigbee 射頻(rf)前端、內(nèi)存和微控制器。它使用 1 個 8 位 mcu（8051），最大可具有 128kbyte 可編程閃存和 8kbyt

42、e 的 sram，還包含 14 位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（adc）、幾個定時器（timer）、aes-128 協(xié)同處理器、看門狗定時器（watchdog timer）、32 khz 晶振的休眠模式定時器、上電復(fù)位電路（poweron reset）、掉電檢測電路（brown out detection），以及 21 個可編程 i/o 引腳。cc2430 的休眠模式和轉(zhuǎn)換到主動模式的超短時間的特性，特別適合那些要求電池壽命非常長的應(yīng)用。cc2430 的尺寸只有 77mm，采用具有內(nèi)嵌閃存的 0.18m cmos 標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。這可實現(xiàn)數(shù)字基帶處理器，rf、模擬電路及系統(tǒng)存儲器整合在同一個硅晶片上。工作時的電流

43、損耗為 27 ma；在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于 27 ma 或 25 ma。3.1.2 cc2430 內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)cc2430 最重要的是 mcu 和射頻部分，mcu 是其核心，該核心使用標(biāo)準(zhǔn)的 8051命令集，每個機(jī)器周期的一個時鐘周期等于標(biāo)準(zhǔn) 8051 機(jī)器周期的 12 個時鐘周期，因此 cc2430 的執(zhí)行速度比標(biāo)準(zhǔn)的 8051 快。除了速度比一般的 8051 機(jī)快之外，cc2430 的 8051 核心還擴(kuò)展了 18 個中斷源和雙數(shù)據(jù)指針。cc2430 有兩個串行通信接口 usart0 和 usart1，兩個串口既可以工作于uart(異步通信)模式，也可工作于 spi（同步

44、通信）模式，模式的選擇由串口控制/狀態(tài)寄存器的 u0csr.mode 決定。aes-128 加密和解密模塊：aes 算法基于排列和置換加密算法，是一個迭代的、對稱密鑰分組的加密算法，用 128 為（16 字節(jié)）分組加密和解密數(shù)據(jù)。cpu 通過sfr（特殊功能寄存器）與 aes 處理器通信，使用 128 位密鑰，使用專用的 aes 處理基于 tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計8器處理加密和解密過程。該過程主要分為設(shè)置加密模式、加載密鑰、加在初始化向量、為加密/解密下載或上傳數(shù)據(jù)。rf 接收機(jī)：cc2430 接收機(jī)采用零中頻技術(shù)，接收到的 rf 信號被低噪聲放大，直接下變頻為正交

45、的中頻信號。在 2mhz 中頻處，正交信號被濾波和進(jìn)一步放大，通過 a/d 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。自動增益控制、信道濾波、調(diào)制和字節(jié)同步都在數(shù)字部分完成。cc2430 把接收到的數(shù)據(jù)緩存在一個 128b 的接收 fifo 當(dāng)中。用戶通過一個sfr 接口讀取 fifo。rf 發(fā)射機(jī)：cc2430 發(fā)射機(jī)基于直接上變頻。數(shù)據(jù)緩存在一個 128b 的傳輸 fifo當(dāng)中。幀的前導(dǎo)碼和幀間隔控制符由硬件產(chǎn)生，每個符合（一個符合 4bit）通過ieee 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的擴(kuò)頻序列被擴(kuò)頻為 32 個碼片，并傳送到 d/a 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號。通過一個低通濾波器后，信號被送到上變頻混頻器混頻為 i/o

46、 兩路信號，然后信號被功放放大，最后通過天線發(fā)射。io 端口： cc2430 有 21 個可編程的 io 端口，p0、pl 口是完全的 8 位口，p2 口只有 5 個可使用的位。每個端口可設(shè)置為通常的 io 口，也可設(shè)置為外圍io 口使用；除了 p1_0，p1_1 具有 20 ma 的驅(qū)動能力。其余 19 個 i/o 都具有 4 ma輸出驅(qū)動能力。一般的 i/o 端口作為輸入口時，可用于產(chǎn)生中斷，中斷通過外部信號的上升和下降沿來觸發(fā)。通過軟件設(shè)定一組 sfr 寄存器的位和字節(jié)，可使這些引腳作為通常的 io 口或作為連接 adc、計時器或 usart 部件的外圍設(shè)備 io 口使用。如果需要外部設(shè)

47、備，可對 io 口引腳產(chǎn)生中斷，同時外部的中斷事件也能被用來喚醒休眠模式。 存儲器仲裁：cc2430 存儲器分為四個不同存儲空間，分別為：（1）代碼（code）：用于程序存儲,16 位只讀空間。（2）數(shù)據(jù)（data）：直接或間接被單個 cpu 指令訪問，8 位可存取空間。（3）外部數(shù)據(jù)（xdata）：4-5 個 cpu 指令周期訪問，16 位可存取空間。（4）特殊功能寄存器（sfr）： 用于控制 8051cpu 核心和外部設(shè)備被單個的cpu 指令訪問，7 位可存取空間。sram：8kb 的 sram 映射到 data 存儲器空間和 xdata 存儲器空間的一部分。flash：32/64/128

48、kb flash 映射到 code 存儲器空間和 xdata 存儲器空間，flash 控制器完成 flash 的寫操作。圖 3-1 為 cc2430 的結(jié)構(gòu)圖?；?tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計9sfr bus sfr bus32mhz 晶體高速rc_osc32.768mhz晶體32khz rc_osc調(diào)試接口多路時鐘校準(zhǔn) dma8051 cpu 內(nèi)核aes-128 安全處理器usart 0usart 1計數(shù)器 1(16 位)計數(shù)器 2 (iee 802.15.4 mac 計數(shù)器)計數(shù)器 3(8 位)計數(shù)器 4(8 位)看門狗定時器復(fù)位掉電復(fù)位睡眠定時器睡眠模式控制器8

49、kbsram32/64/128kbflashirq 控制flash 控制無線寄存器解調(diào)器調(diào)制器自動增益控制先進(jìn)先出和幀控制輸入輸出控制器存儲器仲裁vdd（2.03.6v） dcoupl片上穩(wěn)壓器ramflashpdataxramiramnuifiedsfrxosc_q1xosc_q2reset_np1_7p1_6p1_5p1_4p1_3p1_2p1_1p1_0p2_4p2_3p2_2p2_1p2_0adc音頻/直流p0_7p0_6p0_5p0_4p0_3p0_2p0_1p0_0合成器接收通道發(fā)射通道頻率合成器csma/ca 存儲處理器無線數(shù)據(jù)接口rf_prf_n圖 3-1cc2430 結(jié)構(gòu)圖3

50、.1.3 cc2430 硬件應(yīng)用電路硬件應(yīng)用電路cc2430 芯片需要很少的外圍部件配合就能實現(xiàn)信號的收發(fā)功能。圖 3-2 為cc2430 芯片的一種典型硬件應(yīng)用電路。電路使用一個非平衡天線，連接非平衡變壓器可使天線性能更好。電路中的非平衡變壓器由電容 c341 和電感l(wèi)341、l321、l331 以及一個 pcb 微波傳輸線組成，整個結(jié)構(gòu)滿足 rf 輸入/輸出匹配電阻（50）的要求。內(nèi)部 t/r 交換電路完成 lna 和 pa 之問的交換。r221 和 r261為偏置電阻，電阻 r221 主要用來為 32 mhz 的晶振提供一個合適的工作電流。用 1個 32 mhz 的石英諧振器（xtal1

51、）和 2 個電容（c191 和 c211）構(gòu)成一個 32 mhz 的基于 tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計10晶振電路。用 1 個 32.768 khz 的石英諧振器（xtal2）和 2 個電容（ca41 和 ca31）構(gòu)成一個 32.768 khz 的晶振電路。電壓調(diào)節(jié)器為所有要求 1.8 v 電壓的引腳和內(nèi)部電源供電，c241 和 c421 電容是去耦合電容，用來電源濾波，以提高芯片工作的穩(wěn)定性。圖 3-2cc2430 芯片的一種典型硬件應(yīng)用電路3.2 tc35i 模塊硬件應(yīng)用電路模塊硬件應(yīng)用電路tc35i 模塊的正常運(yùn)行需要相應(yīng)的外圍電路與其配合。tc35i 共有 4

52、0 個引腳，通過 zif 連接器分別與電源電路、啟動與關(guān)機(jī)電路、數(shù)據(jù)通信電路、語音通信電路、基于 tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計11sim 卡電路、指示燈電路等連接。tc35i 模塊外圍電路圖如下圖所示。（1） 電源及啟動電路電源電路分為充電電池和穩(wěn)壓電源模塊兩部分：充電電池主要為整個系統(tǒng)提供3.6v 工作電電壓，同時產(chǎn)生芯片工作所需要的高電平。（2） 數(shù)據(jù)通信電路數(shù)據(jù)通信電路主要完成短消息收發(fā)、與 pc 機(jī)通信、軟件流控制等功能。tc35i的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合 itu-t rs-232 接口電路標(biāo)準(zhǔn)，工作在 cmos 電平（2.65v）。（3） 語音通信電路

53、由于 tc35i 的 gsm 基帶處理器內(nèi)集成了音頻濾波、 adc、dac、語音合成等部分，模塊語音接口的外圍電路連接相對簡單。（4） sim 卡電路基帶處理器集成了一個與 iso ic card 標(biāo)準(zhǔn)兼容的 sim 接口。為了適合外部的sim 接口，該接口連接到主接口（zif 連接器）。在 gsm11.11 為 sim 卡預(yù)留 5 個引腳的基礎(chǔ)上， tc35i 在 zif 連接器上為 sim 卡接口預(yù)留了 6 個引腳，所添加的 ccin引腳用來檢測 sim 卡支架中是否插有 sim 卡。當(dāng)插入 sim 卡，該引腳置為高電平，系統(tǒng)方可進(jìn)入正常工作狀態(tài)。3.3 串口通信串口通信3.3.1 定義定

54、義串口是計算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議。大多數(shù)計算機(jī)包含兩個基于rs232 的串口。串口同時也是儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議；很多 gpib 兼容的設(shè)備也帶有 rs-232 口。同時，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。3.3.2原理原理串口通信的概念非常簡單，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。比如 ieee488 定義并行通行狀態(tài)時，規(guī)定設(shè)備線總長不得超過 20 米，并且任意兩個設(shè)備間的長度不得超過 2 米；而對于串口而言，長度可達(dá) 1200 米。典型地

55、，串口用于 ascii 碼字符的傳輸。通信使用 3根線完成：地線、發(fā)送、接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送基于 tc35i 模塊與 cc2430 模塊的通信接口設(shè)計12數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)。其他線用于握手，但是不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗。對于兩個進(jìn)行通行的端口，以下這些參數(shù)必須匹配：a，波特率：這是一個衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的 bit 的個數(shù)。例如 300 波特表示每秒鐘發(fā)送 300 個 bit。當(dāng)我們提到時鐘周期時，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要 4800 波特率，那么時鐘是 4800hz。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)

56、線上的采樣率為 4800hz。通常電話線的波特率為 14400，28800 和 36600。波特率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這些值，但是波特率和距離成反比。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通信，典型的例子就是 gpib 設(shè)備的通信。 b，數(shù)據(jù)位：這是衡量通信中實際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當(dāng)計算機(jī)發(fā)送一個信息包，實際的數(shù)據(jù)不會是 8 位的，標(biāo)準(zhǔn)的值是 5、7 和 8 位。如何設(shè)置取決于你想傳送的信息。比如，標(biāo)準(zhǔn)的 ascii 碼是 0127（7 位）。擴(kuò)展的 ascii 碼是 0255（8 位）。如果數(shù)據(jù)使用簡單的文本（標(biāo)準(zhǔn) ascii 碼），那么每個數(shù)據(jù)包使用 7 位數(shù)據(jù)。每個包是指一個字節(jié)，包括開始/停止位，數(shù)

57、據(jù)位和奇偶校驗位。由于實際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語“包”指任何通信的情況。c，停止位：用于表示單個包的最后一位。典型的值為 1，1.5 和 2 位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時的，并且每一個設(shè)備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計算機(jī)校正時鐘同步的機(jī)會。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時也越慢。d，奇偶校驗位：在串口通信中一種簡單的檢錯方式。有四種檢錯方式：偶、奇、高和低。當(dāng)然沒有校驗位也是可以的。對于偶和奇校驗的情況，串口會設(shè)置校驗位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用一個值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個或

58、者奇?zhèn)€邏輯高位。例如，如果數(shù)據(jù)是 011，那么對于偶校驗，校驗位為 0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個。如果是奇校驗，校驗位位 1，這樣就有 3 個邏輯高位。高位和低位并不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡單置位邏輯高或者邏輯低校驗。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個位的狀態(tài)，有機(jī)會判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步。3.3.3接口接口串口分為針口和孔口兩種，俗稱為公口和母口，如下圖所示，共 9 個針腳/孔，其中第 2 個為 rxd，第 3 個為 txd，第 5 個為 gnd，其他的針腳/孔起輔助作用，大多數(shù)情況只會使用到 2、3、5 針腳/孔，即所說的“三線制”?；?tc35i 模塊與 cc24

59、30 模塊的通信接口設(shè)計13圖 3-4串口接口實物、示意圖可以注意到公口母口的針腳順序是相反地，這就保證了當(dāng)兩者對接的時候相同序號的針腳是對接在一起的。通常情況下控制端設(shè)備都是針型串口（公口），終端設(shè)備都是孔型串口（母口）。而且最重要的一點是 2 腳/孔為 rxd 和 3 腳/孔為 txd是站在控制設(shè)備的角度來看的，即控制設(shè)備通過 2 腳來接收數(shù)據(jù)，通過 3 腳來發(fā)送數(shù)據(jù)，但是終端方為了能夠接收控制端的數(shù)據(jù)并向控制端發(fā)送請求，就必須將串口 的 2 腳/孔接到數(shù)據(jù)發(fā)送端，將 3 腳/孔接到數(shù)據(jù)接收端。所以說，控制端是直連的，終端是交叉連的。3.4.4作用作用rs-232（ansi/eia-232

60、 標(biāo)準(zhǔn)）是 ibm-pc 及其兼容機(jī)上的串行連接標(biāo)準(zhǔn)?？捎糜谠S多用途，比如連接鼠標(biāo)、打印機(jī)或者 modem，同時也可以接工業(yè)儀器儀表。用于驅(qū)動和連線的改進(jìn)，實際應(yīng)用中 rs-232 的傳輸長度或者速度常常超過標(biāo)準(zhǔn)的值。rs-232 只限于 pc 串口和設(shè)備間點對點的通信。rs-232 串口通信最遠(yuǎn)距離是 50 英尺。3.3.5常用的串口調(diào)試工具介紹常用的串口調(diào)試工具介紹3.3.5.1超級終端超級終端是一個通用的串行交互軟件，很多嵌入式應(yīng)用的系統(tǒng)有與之交換的相應(yīng)程序，通過這些程序，可以通過超級終端與嵌入式系統(tǒng)交互，使超級終端成為嵌入式系統(tǒng)的“顯示器”。這款軟件為微軟自帶的串口通信軟件，具有最基本