面向物联网应用的无线通信前端控制系统设计

发布时间：2020-04-15 17:00

【摘要】：无线通信技术是物联网的核心技术之一,本文面向无线通信前端,通过研究针对物联网应用的无线通信前端控制架构及无线通信协议,设计了一套适用于低功耗物联网应用的无线通信前端控制系统,包括三个方面:1.无线通信前端控制接口设计;2.嵌入式无线通信系统设计;3.应用层软件接口设计。本文主要工作及创新如下:(1)针对无线通信协议差异造成的无线通信前端兼容性问题,设计了一种高适用性的无线通信前端控制接口。本文选取SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)总线协议设计标准数据通信接口。通过分析不同无线通信协议,设计可自定义数据帧格式的数据处理模块。为方便测试控制接口功能,设计可使用数据直通模式的测试模块。同时,本文为解决控制接口在处理外部触发信号时功耗过高的问题,设计了一种在不影响性能的前提下降低功耗的外部信号触发方法。(2)基于STM8L151G芯片设计完成了嵌入式无线通信系统。设计使用三种不同的数据传输方式,通过测试比较各自适用的范围。同时,嵌入式无线通信系统设计包含标准SPI接口、UART接口以及低功耗模式等功能模块,能够满足大部分物联网应用的需求,可为嵌入式通信系统的设计提供参考。(3)针对无线通信前端控制系统的应用层需求,基于上位机设计软件接口。实现了ActiveX控件和API函数两种常用的上位机通信方法,设计并使用一种改进多线程的API函数方法,该方法可有效解决常用方法存在的问题。同时,本文为上位机与MCU的通信过程设计了数据传输协议。经验证,本文设计的物联网无线通信前端控制系统各项功能正常,本文提出的各种设计方案均已达到预期目的,可广泛应用于物联网无线通信系统,为相关设计、测试工作提供规范接口,具有一定的工程价值。
【图文】：

图 2.1 控制接口架构表 2.2 接口定义名称 功能CLK_SYS 全局时钟RESET_N 全局复位信号SPI_CS SPI 片选信号SPI_CLK SPI 时钟信号SPI_MOSI SPI 主输出从输入SPI_MISO SPI 主输入从输出S0 测试管脚 0S1 测试管脚 1S2 测试管脚 2S3 测试管脚 3IRQ 中断输出管脚DECODE_OUT FM0 编码后输出

图 2.2 数据通信接口架构表 2.3 数据通信接口信号定义名称 功能TX_DATA 8 位发送 FIFO 数据信号TX_CLK 1 位发送 FIFO 时钟信号TX_EN 1 位发送 FIFO 使能信号RX_DATA 8 位接收 FIFO 数据信号RX_CLK 1 位接收 FIFO 时钟信号RX_EN 1 位接收 FIFO 使能信号SPI 总线协议的规定，需要区分数据传输的主机和从机，考口的可拓展性，将数据通信接口设计为从机。通信时序定为读取数据，，下降沿写入数据。传输方式定为低位在前，高位位，设计使用最高速率 8 Mbps，SPI 时序如图 2.3 所示。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.44;TN92

【参考文献】

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本文编号：2628775