基于DMX512協(xié)議的燈光控制信號無線傳輸設(shè)計
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2．2 微控制器單元
本系統(tǒng)的微控制器采用了STC系列單片機STC12C5410。該單片機含有12 KB的Flash存儲器、512字節(jié)RAM、異步串口(UART)和內(nèi)部PLL單元等。內(nèi)置的SPI總線控制器可以方便地與射頻芯片CC1100通信，而內(nèi)部的ISP(在線可編程)模塊允許用戶直接通過串口下載程序，給系統(tǒng)軟件升級帶來便捷條件。由于DMX512的數(shù)據(jù)波特率為250 kbps，所以選取16 MHz晶振作為時鐘源，以便產(chǎn)生同頻波特率。
2．3 射頻收發(fā)單元
CC1100是一款低功耗單片射頻收發(fā)芯片，具有通信距離遠(yuǎn)、功耗低、接口靈活等優(yōu)點。該芯片主要設(shè)定工作在315 MHz、433 MHz、868 MHz和915 MHz的工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)波段；數(shù)據(jù)速率支持1．2～500 kbps的可編程控制；提供-30～10 dBm的輸出功率；最大空地發(fā)射距離大于200 m，工作電壓為1．8～3．6 V；最大支持64字節(jié)的接收和發(fā)送FIFO。設(shè)計人員可以通過SPI接口完成內(nèi)部寄存器配置，讀寫接收／發(fā)送FIFO等內(nèi)部控制。
2．4 接口電路設(shè)計
接口電路的設(shè)計主要包括2部分：DMX512總線與單片機之間的通信，以及單片機控制 CC1100射頻模塊收發(fā)數(shù)據(jù)。由于DMX512總線數(shù)據(jù)幀格式與通用異步串口(UART)格式基本兼容，因此系統(tǒng)與DMX512總線的通信利用串口通信接口。但DMX512信號的電氣接口標(biāo)準(zhǔn)是EIA-485，與單片機的TTL電平接口不兼容，要實現(xiàn)相互通信，需要采用電平轉(zhuǎn)換芯片作為橋接電路。在分解和還原DMX512總線數(shù)據(jù)上，分別采用MC3486和MC3487。在系統(tǒng)發(fā)送端，通過MC3486將DMX512總線的差分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TTL電平數(shù)據(jù)，由單片機的串口接收數(shù)據(jù)；另外，串口的該引腳還同時連接到單片機的P3．2／INTO口，用于識別DMX512總線的起始標(biāo)志(Break)，提前通知單片機準(zhǔn)備接收總線數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)接收端，通過MC3487將單片機串口TTL電平數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為DMX512差分?jǐn)?shù)據(jù)。
對CC1100的內(nèi)部寄存器配置和FIFO單元讀寫都通過單片機4線SPI總線接口來完成。MISO和MOSI分別是數(shù)據(jù)發(fā)送、接收端口，SCLK是同步時鐘，SS用作器件的片選信號。CC1100的GD02信號用作內(nèi)部FIFO的狀態(tài)信號，用于提示單片機FIFO空間已滿。發(fā)射和接收模塊接口示意圖如圖 3所示，發(fā)射模塊與接收模塊的結(jié)構(gòu)基本一致，只是通信數(shù)據(jù)流方向相反。本文引用地址：http://www.antipu.com.cn/article/169482.htm
3 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)
3．1 主要程序流程
系統(tǒng)上電后首先進(jìn)行初始化配置，包括I／O端口輸入／輸出狀態(tài)配置、串口配置、SPI接口設(shè)置、CC1100寄存器配置，以及無線傳輸數(shù)據(jù)格式的配置，使系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。此時主發(fā)射模塊等待DMX512總線數(shù)據(jù)的到來。一旦DMX512數(shù)據(jù)包起始標(biāo)志出現(xiàn)，即打開單片機串口，等待串口接收中斷產(chǎn)生。中斷產(chǎn)生之后單片機緩存總線數(shù)據(jù)，激活CC1100，并向其發(fā)送FIFO中寫入發(fā)送數(shù)據(jù)，然后無線發(fā)送出去。
接收模塊的工作流程和發(fā)送模塊相反。在初始化完成之后，單片機設(shè)置好CC1100的FIFO寄存器，等待FIFO產(chǎn)生外部中斷。這里外部中斷被用作無線數(shù)據(jù)接收成功的標(biāo)志。FIFO中斷產(chǎn)生后，單片機通過SPI總線緩存FIFO中的數(shù)據(jù)，并立刻通過串口模擬DMX512時序，恢復(fù)總線信號，完成信號的無線傳輸。發(fā)送和接收數(shù)據(jù)流程如圖4所示。
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