【摘 要】隨著傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)男问桨l(fā)生改變，出現(xiàn)了一種新興傳感器技術(shù)，即無線傳感器，這種技術(shù)提供了更為快捷和方便的連接方式，其功耗也較低，具有廣闊的應(yīng)用前景，文章就無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)進(jìn)行分析和研究，對其進(jìn)行簡要地介紹。

【關(guān)鍵詞】無線網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)采集 運(yùn)輸系統(tǒng) 設(shè)計(jì)

一、網(wǎng)絡(luò)處理器的選型

文章所選用的這種處理器主要為STM32處理器，該處理器是32位Cortex-M3 RISC的CPU，根據(jù)片上外設(shè)資源的數(shù)量、資源以及片內(nèi)RAM容量與Flash的不同，該處理器主要分為兩種系列，即STM32F103xx與STM32F101xx。STM32處理器的內(nèi)部有CPU高速總線AHB與兩條APB總線連接，而這也使得處理器系統(tǒng)與片上外設(shè)相聯(lián)，其內(nèi)部系統(tǒng)總線為AHB結(jié)構(gòu)。此外，在處理器內(nèi)部還連接了存儲器、時(shí)鐘以及CPU等。

選用STM32處理器的優(yōu)點(diǎn)在于：第一，先進(jìn)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)。STM32采用了ARM公司最新研發(fā)的Cortex—M3內(nèi)核構(gòu)架。第二，可控制其功耗。在Flash中，代碼全速運(yùn)行為72MHz，在此時(shí)所消耗的電流計(jì)僅為27mA，而在待機(jī)的狀態(tài)下，其耗電值僅為2uA。同時(shí)該芯片還具有三種以上的低功耗模式，其外設(shè)時(shí)鐘控制模式也非常的靈活，使用者可按照其具體節(jié)能需求優(yōu)化配置耗電/性能。第三，片上外設(shè)性能強(qiáng)大。APB高速靈活，其運(yùn)行速度可和CPU運(yùn)行頻率相一致，連接至總線上的這些外設(shè)自身運(yùn)行速度和功能較強(qiáng)，滿足不同接口的運(yùn)行速率。第四，整合集成。STM32處理器實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的集成，在一定程度上減少了對于外設(shè)器件的一些速度要求。

二、USART接口和配置

串口作為軟件開發(fā)的一種重要調(diào)試手段，其作用是非常大的，在調(diào)試時(shí)，可用于查看與輸入有關(guān)的信息。STM32串口的功能非常的豐富，可提供5路串口，具備DMA功能。下面文章就和串口基本配置有關(guān)的寄存器進(jìn)行簡要的介紹：第一，串口時(shí)鐘主要是由外設(shè)時(shí)鐘使能寄存器來控制的。第二，當(dāng)外設(shè)發(fā)生異常時(shí)，可通過復(fù)位寄存器內(nèi)所對應(yīng)的位置，實(shí)現(xiàn)該外設(shè)的復(fù)位，接著再重新進(jìn)行該外設(shè)的配置，以此使其能夠重新工作。第三，每一個(gè)串口均有屬于自己且獨(dú)立的一個(gè)波特率寄存器，通過該寄存器的設(shè)置可實(shí)現(xiàn)不同波特率的配置。第四，在STM32每一個(gè)串口均有三個(gè)不同的控制寄存器，串口的很多配置均是由這三個(gè)寄存器來進(jìn)行設(shè)置的。在本文設(shè)計(jì)中，只需用其中一個(gè)就可實(shí)現(xiàn)其所需功能。第五，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。STM32的接收以及發(fā)送均是通過數(shù)據(jù)寄存器來實(shí)現(xiàn)的，該寄存器包含了RDR與TDR。當(dāng)對該寄存器寫數(shù)據(jù)時(shí)，其串口就會自動進(jìn)行發(fā)送，在接收到數(shù)據(jù)后，存儲與該寄存器中。

三、處理器SPI接口和設(shè)置

SPI是一種速度快、同步且全雙工的通信接口總線，所提供的連接機(jī)制也較為方便，自身的功能較為強(qiáng)大，適用于不同軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為主設(shè)備與從設(shè)備兩種，為了便于和不同時(shí)序要求外設(shè)交換信息，SPI總線制定了四種工作模式。在本文中，所采用的是STM32的SPI主模式。其配置步驟主要如下：第一，進(jìn)行相關(guān)引腳復(fù)用功能的配置；第二，SPI工作模式的設(shè)置，并將其啟動，在啟動以后，就可進(jìn)行SPI通訊。

四、無線傳感器網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的這種無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，即無線傳感器網(wǎng)關(guān)與無線傳感器節(jié)點(diǎn)。無線接受模塊主要負(fù)責(zé)傳感器節(jié)點(diǎn)所傳數(shù)據(jù)的接收，接著再由STM32微處理器來進(jìn)行處理，再利用以太網(wǎng)卡ENC28J60將處理后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上位機(jī)，最后由上位機(jī)中的監(jiān)測軟件來完成其接收工作以及顯示工作。在本文設(shè)計(jì)中，其網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)在應(yīng)用層上協(xié)議轉(zhuǎn)換器中。

（二）上位機(jī)監(jiān)測軟件的設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的采集和傳輸，本文所設(shè)計(jì)的這一系統(tǒng)采用了VC++6.0，在TCP的基礎(chǔ)上，利用WinSock技術(shù)進(jìn)行流套接字接口的連接，并和無線傳感器網(wǎng)關(guān)連接，將多點(diǎn)無線傳感器所產(chǎn)生的信號轉(zhuǎn)換成為波形顯示，最后將其存儲，以此為下一步數(shù)據(jù)的顯示、采集以及反饋等提供相應(yīng)的技術(shù)平臺。

在設(shè)計(jì)上位機(jī)時(shí)，由于嵌入式以太網(wǎng)這一服務(wù)器所發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包括了采集的數(shù)據(jù)以及無線傳感器地址信息。因此，在上位機(jī)程序中，應(yīng)區(qū)別數(shù)據(jù)與地址，把不同地址傳感器所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)放于不同緩沖隊(duì)列進(jìn)行保存，該程序可實(shí)現(xiàn)三個(gè)功能：第一，構(gòu)建和傳感器網(wǎng)關(guān)之間的網(wǎng)絡(luò)連接；第二，數(shù)據(jù)的顯示；第三數(shù)據(jù)的存儲。

連接原理為：應(yīng)該將程序初始化，并對其函數(shù)進(jìn)行進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整，其次進(jìn)行套接字的創(chuàng)建，將連接打開，并接受數(shù)據(jù)，最后再構(gòu)建一個(gè)文本文件，將無線采集到的數(shù)據(jù)存儲到制定的目錄中去，利用相關(guān)的繪圖插件把數(shù)據(jù)用波形圖的方式顯示出來，在完成通信后，可調(diào)用Close函數(shù)將這次連接關(guān)閉。

五、結(jié)束語

綜上所述，該數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)分別在射頻導(dǎo)納液位計(jì)測量與溫度測量中進(jìn)行了應(yīng)用，從其監(jiān)測結(jié)果來看，其數(shù)據(jù)融合和遠(yuǎn)程傳輸?shù)男Ч鶠榱己谩Ｄ壳瓣P(guān)于這方面內(nèi)容的研究還處于一種初級階段，望通過本文內(nèi)容的闡述，為其以后的發(fā)展和研究提供相應(yīng)的依據(jù)。

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