常的zigbee无线控制器节点是以一个高端微控制器为核心,再配合无线收发器构成的。本文将设计一个新型的、低成本的、使用zigbee无线技术的精简型无线控制器,比如用于空调遥控,整个目标应用板上的元器件极少,走线极少,体积极小。该设计只采用三个电子芯片:一个低端微控制器(mc9s08qg8)、一个rf收发器(mc13192)和一个16×2的lcd,其他需要的元器件为电阻和按键之类的无源器件。
其中mc9s08qg8微控制器(mcu)的大部分管脚具有多重功能,电路设计中,即以mc9s08qg8为核心,实现各种控制。图2无线控制器应用原理图分为三部分:mc9s08qg8 mcu所需的基本连接;mcl 3192无线收发器的连接;16×2 lcd和4个按键的连接。
电路原理:各部分的供电电源为低电压3 v,可用两节7号电池供电。mcu的时钟电路无需外接晶振,直接使用mcu内部自带的时钟;mcu的rst和bkgd引脚用于bdm接口的连接,完成程序下载后可另作它用,比如mcl3192的中断信号iro就接至pta3/rst/irq复用;图2中mcl3192收发器其他外围电路使用数据手册提供的工作所需的最低硬件要求。mcu与mcl3192的连接按照标准spi方式连接,mcu为主机,mcl3192为从机,通过 mosi,miso,spsck信号线可以配置收发器,并发送和接收数据。同时也可以通过spi配置收发器提供的定时器和gpio引脚,将其用于其他的目的。收发器的片选ce信号由mcu的通用i/o口ptb5进行选通。收发器要切换运行模式(接收、发送、半休眠、休眠或空闲)还需要另外一个信号,该信号称为rxtxen,由mcu的通用i/o口ptb7进行处理。mcu与mcl3192之间的数据传输模式可采用流模式,每次收发一个字(16 b),都通过中断由mcu控制处理,这样可以最大限度地保证了数据传输的实时性。16×2 lcd的rs,r/w,e信号由mcu通用i/o口ptb的三个引脚进行控制,实际上可以将r/w直接接低电平,或者软件控制使始终为低点平,因为应用时只需对lcd做命令、数据写入;数据线采用lcd的4线访问形式,即只用db4~db7,由mcu的pta0~pta3提供;背光电源bkl+,bkl- 不接,以减少功耗。4个按键也接在mcu的pta0~pta3,与lcd数据线复用,按键的上拉电阻使用mcu内部配置的,无需外接上拉以减省元件。同时当等待处理按键时,mcu将按键输入直接配置成按键输入中断,也减少了硬件连接和软件复杂度,按键发生时mcu自动转去读取按键输入及按键处理,当要进行 lcd显示时,mcu又将复用线临时配置成数据输出,配合lcd控制信号完成lcd的内容显示。mcu的8 kb flash和512 b的存储器资源对于一般的无线控制是足够的,另外,设计中还会用到mcu的定时器资源,通过定时比较器生成一般无线控制应用中都需要的定时时间,通过软件编程可以方便地实现。
本文仅使用了一个freescale mc9s08qg8低端微控制器,再加上很少的一些连接线和硬件资源,已经具有无线通信能力和人机交互功能。这说明zigbee无线应用并不一定总是需要高性能的微控制器,低端微控制器也能够完成无线网络要求的一些基本任务,从而降低了整个解决方案的成本。同时,本文实现的无线控制器具有功耗低、元器件少、成本低、性能高而功能全的特点,是嵌入式无线控制应用的一种精简解决方案。
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