漫射紅外技術(shù)的智能家居無線局域網(wǎng)設(shè)計
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2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2．1 節(jié)點結(jié)構(gòu)
主節(jié)點選用STM32L151芯片作為系統(tǒng)MCU。該芯片是意法半導(dǎo)體公司提供的超低功耗、高數(shù)據(jù)安全性、高效能的ARMCortex-M3系列芯片。由于本系統(tǒng)采用漫射紅外原理，單獨的紅外光不足以構(gòu)成室內(nèi)紅外光網(wǎng)，故主節(jié)點采用紅外收發(fā)模塊點陣增大光強(qiáng)和光照范圍，增強(qiáng)室內(nèi)紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。主?jié)點配有GPRS模塊與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。另外，從安全的角度考慮，無論是主節(jié)點還是從節(jié)點都必須配有備用電池，避免如家中突然停電，室內(nèi)信息無法告知用戶等情況給用戶造成的損失。紅外網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。
本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/153448.htm
考慮到未來家居紅外網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性、節(jié)能性和價格，從節(jié)點選用超低功耗、高性能單片機(jī)C8051F964作為系統(tǒng)MCU。具有64 kB的片內(nèi)Flash和8 448字節(jié)片內(nèi)RAM、10位300 ksps或12位75 ksps單端ADC、SMBUS／I2C總線、增強(qiáng)型硬件UART、4個通用16位定時器等特性。配有紅外收發(fā)模塊HSDL-3020的從節(jié)點與家用電器、燈具、三表等家居設(shè)備相連，實現(xiàn)命令控制或數(shù)據(jù)傳輸。紅外網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的從節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示。
2．2 紅外收發(fā)模塊
HSDL-3020是安華高科技公司推出的紅外收發(fā)模塊。該模塊體積小、傳輸速度快，通過該模塊，可以將串口中的邏輯信號轉(zhuǎn)換成紅外信號并發(fā)送到空氣中。HSDL-3020為3紅外收發(fā)頭封裝，它的遙控命令(紅外光波長940 nm)和數(shù)據(jù)傳輸(紅外光波長874 nm)功能得到了充分的發(fā)揮。它完全兼容IrDA1．4物理層的低功耗規(guī)格，具有調(diào)制解調(diào)功能，傳輸速率9．6 kbps～4．0 Mbps，并具備廣角和高輻射強(qiáng)度，不對人眼造成任何傷害，數(shù)據(jù)傳輸距離最高可達(dá)14 m。HSDL-3020可以處于睡眠模式以達(dá)到最低的功率消耗。在睡眠模式下，Pin二極管將會被閑置，只產(chǎn)生極少的光電流，這些光電流甚至比周圍普通光還要低，所以低功耗效果非常理想。
2．3 紅外收發(fā)模塊的設(shè)計
MCU和紅外收發(fā)模塊HSDL-3020可通過UART接口直接連接。HSDL-3020的數(shù)據(jù)輸入端TxD_RC兼容CMOS電平，并且它提供的紅外通信端口(ICP)支持雙通道SIR數(shù)據(jù)，其傳輸速率為115．2 kbps，也支持FIR數(shù)據(jù)，傳輸速率高達(dá)4 Mbps。圖5為HSDL-3020與MCU的硬件接口連接圖。
其中，MCU與HSDL-3020的“紅外數(shù)據(jù)”只可通過UART接口進(jìn)行發(fā)送，而“遙控命令”既可以通過UART接口，也可通過通用I／O口進(jìn)行發(fā)送。對SD和TxD_IR兩引腳輸入不同的時序邏輯，可以改變HSDL-3020的通信方式，實現(xiàn)SIR、MIR及FIR三種方式的切換。通信過程中應(yīng)注意的是，雖然在硬件上數(shù)據(jù)傳輸和遙控命令可以同時進(jìn)行，但在軟件上需要解決空中傳輸數(shù)據(jù)混淆和丟失的問題。
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