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基于ARM的智能无线信号变送器的设计

时间:2015-08-09  来源:扁平线圈电感厂家  点击:


MAX1162是一款低功耗、16位模数转换器(ADC),采用逐次逼近型ADC结构,具有自动关断、1.1μs快速唤醒和兼容于SPI/QSPI/MICROWIRE的高速接口。MAX1162工作于+5V单模拟电源,并且具有独立的数字电源引脚,允许芯片直接和+2.7~+5.25V的数字逻辑接口。

在最大采样速度200ks/s下,MAX1162仅吸取2.5mA电流。在200ks/s(最大值)采样速度下,功耗仅12.5mW(AVDD=DVDD=+5V)。AutoShutdown能在10ks/s速率下将电源电流减小至130μA,在更低的采样速度下可以减小至10μA以下。

MAX1162的内部结构框图见图4。

图4 MAX1162内部结构图

② 相关电路设计

从跟随器出来的模拟信号可能夹杂着噪声信号,会对转换精度产生影响,因此,在MAX1162前加入滤波电路,尽量减少输入噪声的影响。同时,为了减少对其他电路的影响,增加了0.1μF的去耦电容。电路原理图见图5。

图5 A/D电路原理图

3 GPRS MODEM接口电路

CMS91 GPRSMODEM是一块以CMS91GPRS模块为核心搭配必要外围电路制成的GPRSMODEM。CMS91模块是一种双频段GSM/GPRS10级模块,既支持GSM的短信功能,也支持GPRS数据传输功能。MODEM提供了标准RS232接口,使用了6根串行通信信号线:TXD、RXD、DTR、CTS、RTS和GND。其通信波特率范围为2400~115 200b/s。

LPC2136提供了一组完整的9芯(包括地)MODEM信号,我们可以使用其中对应的6根来与MODEM通信,但由于是3.3V电平逻辑,要与MODEM的RS-232接口连接还需要电平转换。虽然在本系统中我们所用MODEM使用6根MODEM信号线,但为了兼容其他各型号的串行MODEM,提高本系统的兼容性和升级能力,设计中将LPC2136提供的完整MODEM信号全部进行电平转换,通过跳线设置选择实际应用需要使用的信号线。

用MAX3243进行3.3V和RS-232电平转换。MAX3243是MAXIM公司推出的232电平转换芯片,其内部含有独立电荷泵,可以从3.0~5.5V的电源电压产生2Vcc的RS-232电平,使得其只需外接4个0.1μF的电容和一路 3.3V工作电源即可正常工作,大大简化了电路设计。其具有5个接收器和3个驱动器,符合标准MODEM信号方向的配置,适合MODEM连接。其电路原理图如图6。

图6 MODEM接口电路原理图


软件设计

软件的编写工作主要有两个部分:AD转换部分和GPRS MODEM部分。

AD转换部分:模拟部分使用的A/D芯片为标准SPI接口。SPI接口操作比较简单,在系统中我们使用IO口模拟SPI总线,按照各芯片规定的操作时序编写相应的IO口操作程序即可。MAX1162的读写时序见图7。

从时序图上可以看出,一个AD转换周期从CS信号下降沿开始,并在6个时钟节拍后ADC开始采集数据。SCLK信号驱动着转换过程并在第8个时钟节拍下降沿开始把转换结果放到DOUT数据线上(高位数据在前),整个转换周期需要24个时钟节拍,在读取转换结果最低位后,CS被强制拉为高电平,自动复位内部寄存器,并使MAX1162进入掉电模式。具体程序的编写可参考MAX1162的用户手册。



图7 MAX1162读写时序

GPRS MODEM部分:为了解决终端设备(Terminal Equipment,TE)或数据终端设备(DataTerminal Equipment,DTE)与终端适配器(Terminal Adapter,TA)或数据电路终端设备(DataCircuit TerminalEquipment,DCE)之间通信的问题,著名通信设备生产商Hayes为此制定了一套指令,现在已成为事实上的标准并被所有调制解调器制造商采用。这就是常说的“AT指令”。AT指令几乎都是以AT开始,以《CR》《LF》结尾的特定的字符串,AT后跟的字母和数字表明AT指令的具体功能。指令集分成标准AT指令集(StandardV.25ATCommands),AT增强指令集(ATCommandsforEnhancedFunctions),传真指令集(ATCommandsforFAX)等多种。各个不同的MODEM生产厂商对于特殊的功能集进行了相应的增加。

我们使用的CellonCMS91模块用于发送短消息的主要AT指令见表2。


表2 常用的短消息AT指令

在本系统中,CMS91模块与LPC2136的UART1相联。LPC2136通过UART1以字符的形式将AT指令发给CMS91模块。在底层驱动中我们要完成的任务就是实现通过LPC2136的UART1向GPRS MODEM发送字符,其中最基本的函数是实现WRITE MODEM函数。

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