本實(shí)用新型涉及一種開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)的匯聚節(jié)點(diǎn)，尤其是涉及一種用于智慧教室電器開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)的匯聚節(jié)點(diǎn)。

背景技術(shù)：

通過(guò)對(duì)學(xué)校目前的教學(xué)需求進(jìn)行系統(tǒng)分析，結(jié)合當(dāng)前高校教學(xué)信息化的發(fā)展趨勢(shì)和學(xué)院的發(fā)展規(guī)劃，整合學(xué)院現(xiàn)有的資源，充分利用移動(dòng)技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)來(lái)裝備教室和改善學(xué)習(xí)環(huán)境，重構(gòu)一個(gè)適合學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)新型教室環(huán)境，使得教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步優(yōu)化、學(xué)習(xí)資源獲取更加便利、課堂教學(xué)互動(dòng)進(jìn)一步加強(qiáng)、教室布局與電氣管理更加智能，使得教學(xué)過(guò)程實(shí)時(shí)反應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，并能夠根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況調(diào)節(jié)教學(xué)節(jié)奏，最終提升專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。基于這以目標(biāo)，智慧教室應(yīng)運(yùn)而生，智慧教室正是基于移動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)和人工智能技術(shù)、以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。智慧教室包含教室的管理、學(xué)生的管理和老師管理，其中對(duì)教室電器的控制是一直以來(lái)研究的課題，本申請(qǐng)正是基于這一點(diǎn)出發(fā)，申請(qǐng)一套對(duì)教室開(kāi)關(guān)的智能控制。

教室開(kāi)關(guān)的智能控制主要包括開(kāi)關(guān)控制，無(wú)線傳輸技術(shù)，匯聚節(jié)點(diǎn)的研究。本申請(qǐng)將開(kāi)關(guān)控制與無(wú)線傳輸技術(shù)合成一起構(gòu)成開(kāi)關(guān)控制的無(wú)線傳感技術(shù)。傳統(tǒng)的傳感器大多數(shù)采用有線的形式，這樣在安裝布置傳感器的時(shí)候，有很多線路連接，不僅要考慮其布線的成本，而且還要考慮其信號(hào)之間的干擾。因此傳統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)會(huì)造成經(jīng)濟(jì)成本高，信號(hào)不穩(wěn)定等許多的困難。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，傳感器技術(shù)，通訊技術(shù)以及工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)便應(yīng)運(yùn)而生。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)不僅大大的減少了線路，而且信號(hào)穩(wěn)定，安裝方便。并且維護(hù)容易，經(jīng)濟(jì)成本比較低，而且可以安裝在環(huán)境惡劣的場(chǎng)合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：

一種用于智慧教室電器開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)的匯聚節(jié)點(diǎn)，其特征在于，包括處理器，以及與處理器連接的以太網(wǎng)傳輸單元、存儲(chǔ)單元、無(wú)線傳輸單元、以及用于匯聚節(jié)點(diǎn)的供電以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐鈬娐贰?/p>

在上述的一種用于智慧教室電器開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)的匯聚節(jié)點(diǎn)，所述處理器型號(hào)為L(zhǎng)PC2214；以太網(wǎng)傳輸單元型號(hào)為RTL8019；無(wú)線傳輸單元型號(hào)為CC2530；存儲(chǔ)單元包括SDRAM和FLASH；處理器通過(guò)串口和JTAG端口與服務(wù)器連接。

因此，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力都很強(qiáng)，其主要是負(fù)責(zé)通信的轉(zhuǎn)換，由于無(wú)線通信受距離的限制，隨著距離的延長(zhǎng)其通信質(zhì)量隨之下降，而匯聚節(jié)點(diǎn)將這種無(wú)線通信轉(zhuǎn)換成有線的形式，不僅通信距離不受限制，而且通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠。同時(shí)匯聚節(jié)點(diǎn)還要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和必要的處理。

附圖說(shuō)明

附圖1是本實(shí)用新型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

附圖2是本實(shí)用新型的匯聚節(jié)點(diǎn)硬件圖。

附圖3是本實(shí)用新型的處理器LPC2214結(jié)構(gòu)框圖。

附圖4是本實(shí)用新型的電源電路圖。

附圖5是本實(shí)用新型的硬件復(fù)位電路圖。

附圖6是本實(shí)用新型的JTAG接口電路圖。

附圖7是本實(shí)用新型的Flash與LPC2214接線圖。

附圖8是本實(shí)用新型的ISSIS61LV25616AL與LPC2214連接圖。

附圖9是本實(shí)用新型的網(wǎng)絡(luò)變壓器接線圖。

附圖10是本實(shí)用新型的串口連接示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。

實(shí)施例：

1.總體結(jié)構(gòu)。

2.1無(wú)線傳感器結(jié)構(gòu)。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)。布設(shè)在特定區(qū)域的大量的具有無(wú)線通信能力和感知能力的傳感器節(jié)點(diǎn)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最為重要和基本的構(gòu)成要素。它能夠根據(jù)環(huán)境情況而完成特定的任務(wù)，通過(guò)通信技術(shù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心盡心分析處理，達(dá)到監(jiān)視與控制的目標(biāo)。有規(guī)模大、成本低、節(jié)點(diǎn)硬件簡(jiǎn)單、功耗低、自組織等是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)，對(duì)周?chē)h(huán)境參數(shù)，如溫度，光照強(qiáng)度，特殊氣體進(jìn)行感知和分析，是連接計(jì)算機(jī)世界與真實(shí)物理世界的重要橋梁。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)其總體由傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程客戶端構(gòu)成的三級(jí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如圖1所示。

傳感器節(jié)點(diǎn)通常是以8051等系列單片機(jī)為內(nèi)核的系統(tǒng)，由于傳感器安裝在監(jiān)測(cè)區(qū)域，要求體積小，節(jié)能，因此它的處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力都受到限制，并且相對(duì)很弱。但是傳感器節(jié)點(diǎn)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中起著非常重要的作用，它直接與監(jiān)測(cè)區(qū)域的對(duì)象相聯(lián)系，將一些人為難以感知的物理量轉(zhuǎn)化成電量，因此節(jié)點(diǎn)的好壞直接影響著監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)具有兩種功能，一個(gè)是終端節(jié)點(diǎn)功能，另一個(gè)是路由器的功能。不僅要感知對(duì)象參數(shù)的變化，而且還要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、管理、融合和傳輸。

匯聚節(jié)點(diǎn)由于不受電源和體積的限制，直接采用市電進(jìn)行供電，一般來(lái)說(shuō)都是安裝在遠(yuǎn)離監(jiān)測(cè)的區(qū)域，體積不受限制，因此匯聚節(jié)點(diǎn)的的處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力都很強(qiáng)，其主要是負(fù)責(zé)通信的轉(zhuǎn)換，由于無(wú)線通信受距離的限制，隨著距離的延長(zhǎng)其通信質(zhì)量隨之下降，而匯聚節(jié)點(diǎn)將這種無(wú)線通信轉(zhuǎn)換成有線的形式，不僅通信距離不受限制，而且通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠。同時(shí)匯聚節(jié)點(diǎn)還要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和必要的處理。

管理節(jié)點(diǎn)是人機(jī)交換的窗口，用來(lái)監(jiān)視無(wú)線傳感器傳送的物理量，同時(shí)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的要求發(fā)布監(jiān)視的命令，使傳感器節(jié)點(diǎn)按照人們的要求實(shí)時(shí)的采集數(shù)據(jù)，管理節(jié)點(diǎn)還要負(fù)責(zé)大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作，建立必要的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，方便以后的查閱和校對(duì)。本申請(qǐng)采用聯(lián)想System x3650 M4(7915I51)作為服務(wù)器進(jìn)行管理。

2 匯聚節(jié)點(diǎn)的總體方案。

2.1 無(wú)線通信協(xié)議的選擇。

802.15.4協(xié)議(即ZigBee協(xié)議)能很好的滿足無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信，因?yàn)樗x了250kbps的低復(fù)雜度，具有超低功耗。并且超低價(jià)格的無(wú)線數(shù)據(jù)通信協(xié)議的物理層和MAC層，而且滿足無(wú)線安全通信。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在申請(qǐng)時(shí)，很大程度上考慮了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的要求。尤其是在功耗方面、安全問(wèn)題方面和同步技術(shù)上都作了充分的考慮。另外，ZigBee還支持多個(gè)頻段的通信，分別有2.4GHz的載波頻段、868MHz和915MHz兩個(gè)頻段，并且數(shù)據(jù)通信速率是可以選擇的，不是一個(gè)固定值，這樣更有利于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。綜合Zigbee的優(yōu)點(diǎn)和我們實(shí)際應(yīng)用的需要，在我們將采用IEEE 802.15.4協(xié)議作為無(wú)線通信的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

2.2處理器的選擇。

ARM7系列微控制器包含多種微處理器，有如下一些類型：ARM7TDMI，ARM720T，ARM7TDMI-S，ARM7EJ。在這五種類型中，以ARM7TDMI為內(nèi)核的處理器使用最多。本申請(qǐng)使用的LPC2214芯片就是采用ARM7TDMI-S為內(nèi)核，LPC2214支持16位和32位的指令代碼，有利于開(kāi)發(fā)人員對(duì)LPC2214程序的開(kāi)發(fā)，內(nèi)部含有豐富的存儲(chǔ)設(shè)備，為程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)提供了極大的保障，有高速的Flash 存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)速度快，提高了代碼的執(zhí)行效率，這樣實(shí)時(shí)性就很高。支持16位的Thumb指令，16位的指令不僅所需的存儲(chǔ)空間小，相同空間下，可以存儲(chǔ)更多的代碼，而且指令的執(zhí)行更快，性能確實(shí)一樣的。內(nèi)含多個(gè)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，可同時(shí)進(jìn)行定時(shí)和計(jì)數(shù)的中斷響應(yīng)。含有PWM通道，為對(duì)電機(jī)的控制提供了極大的方便，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的穩(wěn)定平滑的調(diào)速。因此在大型工業(yè)控制，現(xiàn)代醫(yī)療器件，現(xiàn)代商業(yè)領(lǐng)域都采用LPC2214作為其主要的控制芯片。由于LPC2214內(nèi)部集成了內(nèi)串行通信接口，在通信領(lǐng)域也有很好的應(yīng)用，像在通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、嵌入式軟件調(diào)制解調(diào)器等場(chǎng)合都有很好的應(yīng)用。綜合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)的要求，本申請(qǐng)采用LPC2214作為處理器。

2.3.操作系統(tǒng)的選擇。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件組成，在發(fā)展初期沒(méi)有操作系統(tǒng)這個(gè)概念，用戶使用監(jiān)控程序來(lái)使用計(jì)算機(jī)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件、軟件資源也愈來(lái)愈豐富，監(jiān)控程序已不能適應(yīng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的要求。于是在六十年代中期監(jiān)控程序又進(jìn)一步發(fā)展形成了操作系統(tǒng)(Operating System)。發(fā)展到現(xiàn)在，廣泛使用的有三種操作系統(tǒng)即多道批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)以及實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

嵌入式操作系統(tǒng)的選擇是前期申請(qǐng)過(guò)程的一項(xiàng)重要工作，這將影響到工程后期的發(fā)布以及軟件的維護(hù)，由于μC/OS-II具有其獨(dú)特的性質(zhì)，結(jié)合ARM7處理器的要求，本申請(qǐng)選擇μC/OS-II作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)。

2.4匯聚節(jié)點(diǎn)的總體申請(qǐng)方案。

根據(jù)前面對(duì)匯聚節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用分析，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)申請(qǐng)流程，在選擇了合適的無(wú)線傳感器協(xié)議、處理器、嵌入式操作系統(tǒng)后，從而得出匯聚節(jié)點(diǎn)的具體硬件和軟件申請(qǐng)方案，圖2是詳細(xì)的軟、硬件結(jié)構(gòu)圖。后面幾章將按照這一思路進(jìn)行詳細(xì)的介紹和具體的實(shí)現(xiàn)。

3、詳細(xì)硬件申請(qǐng)。

3.1 LPC2214處理器概述。

LPC2214有一個(gè)很好的功能，那就是能實(shí)現(xiàn)“零等待訪問(wèn)”高速閃存功能，這主要是由于片上存儲(chǔ)器加載模塊實(shí)現(xiàn)的，因此指令執(zhí)行的效率就很高。在滿足高性能低功耗的基礎(chǔ)上，提高了增強(qiáng)的通信功能和片上代碼保護(hù)機(jī)制。由于其串行通信接口的范圍很寬，因此在通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、嵌入式軟調(diào)制解調(diào)器等領(lǐng)域有很廣闊的應(yīng)用。6通道的PWM更能用于復(fù)雜的電機(jī)調(diào)速等控制領(lǐng)域。

LPC2214的CPU是一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16/32 位ARM7TDMI-S處理器，該款處理器主要用于對(duì)功耗和成本要求比較苛刻的應(yīng)用。由于使用了三級(jí)流水線技術(shù)，即取指、譯碼、執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)了指令的高效執(zhí)行。ARM7TDMI-S處理器除了支持標(biāo)準(zhǔn)32位 ARM指令集，也支持16位的THUMB指令集，THUMB 代碼僅為ARM 代碼規(guī)模的65%，但其性能卻相當(dāng)于連接到16位存儲(chǔ)器系統(tǒng)的相同ARM處理器性能的160%。

外部振蕩器經(jīng)過(guò)鎖相環(huán)倍頻產(chǎn)生片山系統(tǒng)時(shí)鐘，其最高工作頻率高達(dá)60MHZ。片內(nèi)存儲(chǔ)器控制器是通過(guò)單獨(dú)的局部總線與CPU接口，這樣做的目的是為了避免總線仲裁的不確定性、總線獲得的延遲和總線上的等待周期，從而獲得更高的實(shí)時(shí)性能。中斷控制器和外部總線控制器是通過(guò)AMBA 高性能總線（AHB）實(shí)現(xiàn)與CPU接口的，外部總線控制器支持8/16/32位外部存儲(chǔ)器。

LPC2214片內(nèi)外設(shè)通過(guò)VPB總線，AHB 到VPB 的橋與AHB 總線相連。LPC2214微處理器的結(jié)構(gòu)框圖如圖3.

3.2基本外圍電路。

3.2.1 電源電路。

由于LPC2214內(nèi)核所需電壓為1.8V，I/O口電壓為3.3V，ATR8019AS的供電電壓為5V，CC2530無(wú)線收發(fā)單元也需要提供5V的電壓，SST39VF1601、JTAG、74AC125D等芯片均需要提供3.3V的電壓，則整個(gè)系統(tǒng)要提供3鐘等級(jí)的電壓?？紤]到實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境和供電的穩(wěn)定性，外部供電采用通過(guò)220VAC，50Hz到+5VDc的開(kāi)關(guān)電源來(lái)供電。外部電源的連接通過(guò)JP1電源接口來(lái)進(jìn)行。經(jīng)過(guò)LM1084和LM1117變換成3.3V和1.8V的電壓向各個(gè)芯片供電。其電源接線圖如圖4。

3.2.2復(fù)位電路。

硬件復(fù)位由匯聚節(jié)點(diǎn)電路板上的復(fù)位鍵產(chǎn)生，位于電路板的右側(cè)，連續(xù)按下復(fù)位鍵三秒后，LPC2214的硬件復(fù)位信號(hào)RESET有效，其為低電平有效，從而使系統(tǒng)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。這時(shí)，只有振蕩器處于工作狀態(tài)，所有芯片和引腳處于復(fù)位狀態(tài)，從RESET輸出低電平。其匯聚節(jié)點(diǎn)的硬件復(fù)位電路申請(qǐng)如圖5所示。

3.2.3 JTAG接口電路。

JTAG接口并不是簡(jiǎn)單的只是含有幾個(gè)接線口，其內(nèi)部接線也是很復(fù)雜的，但是其主要包括兩部分，一是JTAG連接端口，另一部分是內(nèi)部的核心控制器。一般符合IEEE1149.1規(guī)范的芯片都能夠與JTAG 接口兼容，這是因?yàn)闈M足這個(gè)規(guī)范的芯片都含有邊界掃描單元BSC。

綜合以上對(duì)JTAG接口性能的討論，知道其具有很好的優(yōu)越性，本申請(qǐng)采用20針引腳的JTAG接口，以實(shí)現(xiàn)邊界掃描、硬件測(cè)試和編程等功能。其具體接線如圖6所示。

3.3存儲(chǔ)器電路。

3.3.1FLASH接口電路。

在本系統(tǒng)申請(qǐng)中，由于匯聚節(jié)點(diǎn)要存儲(chǔ)和處理大量的數(shù)據(jù)，而且程序復(fù)雜，為了便于數(shù)據(jù)和程序的存儲(chǔ)，本系統(tǒng)選用兩片16位的Flash存儲(chǔ)器芯片構(gòu)建32位的Flash儲(chǔ)存系統(tǒng)。因此其存儲(chǔ)容量為2*16Mb。處理器上電或復(fù)位后從Flash中獲取指令并開(kāi)始執(zhí)行，為了便于系統(tǒng)的配置，本申請(qǐng)通過(guò)跳線JF實(shí)現(xiàn)Flash存儲(chǔ)器配置到Bank0或Bank1上，即將LPC2214的CS0或CS1接至SST39VF1601的CE#端。

一片F(xiàn)lash的16位數(shù)據(jù)總線【DQ15---DQ0】與LPC2214的低16位數(shù)據(jù)總線【D0—D15】相連。另一片F(xiàn)lash的16位數(shù)據(jù)總線【DQ15---DQ0】與LPC2214的高16位數(shù)據(jù)總線【D16—D31】相連。SST39VF1601的OE#端接LPC2214的OE端；WE#端接LPC2214的WE端;地址總線【A19—A0】與LPC2214的地址總線【A2—A21】相連。其電路接線如圖7所示。

3.3.2SRAM接口電路。

存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的重要組成部分，其作用是用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件，存儲(chǔ)器的種類很多，本申請(qǐng)選用ISSIS61LV25616AL， ISSIS61LV25616AL是一種靜態(tài)的隨機(jī)存儲(chǔ)器件，由于其具有存儲(chǔ)速度快，容量大等優(yōu)勢(shì)，在嵌入式系統(tǒng)中經(jīng)常采用這種器件。ISSIS61LV25616AL采用的是CMOS技術(shù)制造而成，結(jié)合了現(xiàn)代芯片的申請(qǐng)思想，因此其性能可靠，采用CMOS技術(shù)功耗低，通過(guò)對(duì)其管腳的控制，當(dāng)芯片不使用的時(shí)候，能夠讓該芯片處于低功耗的狀態(tài)，這樣節(jié)約了整個(gè)電路板的資源和能量。

本申請(qǐng)采用兩片ISSIS61LV25616AL構(gòu)成32位的存儲(chǔ)系統(tǒng)，通過(guò)JR跳線實(shí)現(xiàn)與Bank0或者Bank1的配置，ISSIS61LV25616AL與LPC2214的連接如圖8所示。

3.4通信接口。

3.4.1以太網(wǎng)接口電路。

匯聚節(jié)點(diǎn)在整個(gè)系統(tǒng)中起著網(wǎng)關(guān)功能的作用，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)采用無(wú)線通信，由于隨著傳輸距離的增加，其傳輸?shù)男盘?hào)會(huì)越來(lái)越來(lái)弱，為了保證信號(hào)的質(zhì)量，必須轉(zhuǎn)換成其他的傳輸方式，以太網(wǎng)通信穩(wěn)定可靠，不受傳輸距離的限制，因此本系統(tǒng)的匯聚節(jié)點(diǎn)內(nèi)置10M/100M以太網(wǎng)接口，這樣傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)將會(huì)傳輸?shù)母h(yuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)視與控制。由于RTL8019有BROM接口，帶有存儲(chǔ)器，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)可以讀取其內(nèi)部數(shù)據(jù)，十分方便。而且不像CS8900A那樣采用PacketPage結(jié)構(gòu)，因此以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)寫(xiě)起來(lái)更加容易，故本申請(qǐng)采用RTL8019作為以太網(wǎng)芯片。

LPC2214 通過(guò)16 位DMA 方式實(shí)現(xiàn)對(duì)RTL8019AS 雙口RAM的訪問(wèn)，接線簡(jiǎn)單，控制靈活。另外使用P0.25控制RTL8019AS芯片復(fù)位，由于LPC2214的I/O電壓為3.3V，而RTL8019AS的I/O電壓為5V，為了實(shí)現(xiàn)電壓的匹配，在其連接中串聯(lián)470歐的電阻。

20F001N是RJ45接口連接器(帶網(wǎng)絡(luò)變壓器／濾波器)，該連接器滿足IEEES02.3和IEEE902.3ab標(biāo)準(zhǔn)，由于其具有隔離的功能，故能夠較好地抑制電磁干擾。通過(guò)20F001N系統(tǒng)就可以掛接到以太網(wǎng)上，其具體的接線圖如圖9所示。

3.4.2串口電路。

串行接口幾乎在所有的微控制器中都有，而通常使用電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)推薦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)接口，這種串行標(biāo)準(zhǔn)接口是很常用的數(shù)據(jù)傳輸總線。早期主要是用在計(jì)算機(jī)和終端通過(guò)電話線和MODEM進(jìn)行遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸，伴隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展和微控制器技術(shù)的不斷提高，RS-232標(biāo)準(zhǔn)接口不僅是應(yīng)用在遠(yuǎn)距離，許多近距離也開(kāi)始采用這種通信方式。這樣，在近距離通信系統(tǒng)中，電話線和MODEM不在使用，而直接進(jìn)行端到端的連接，這樣大大的減少了線路的成本。

完成一個(gè)最為基本的串行通信功能，在電路申請(qǐng)中只需要連接三根引線即可：RXD、TXD和GND。但由于RS-232標(biāo)準(zhǔn)所定義的高、低電平信號(hào)與LPC2214的UART接口的LVTTL接口電路所定義的高、低電平信號(hào)完全不同，TTL電平與RS-232電平之間連接時(shí)需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，常用的UART接口芯片為MAXIM公司生產(chǎn)的系列接口芯片，本申請(qǐng)采用MAX3232作為電平轉(zhuǎn)換芯片。其具體接線如圖10所示。

LPC2214處理器包含2個(gè)UART。一個(gè)UART提供一個(gè)完全的調(diào)制解調(diào)器控制握手接口，另一個(gè)UART只是發(fā)送和接收數(shù)據(jù)線。LPC2214的UART具有如下特點(diǎn)：16字節(jié)接受和發(fā)送FIFO；寄存器位置遵循550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；接收器FIFO出發(fā)點(diǎn)為1、4、8和14個(gè)字節(jié)；內(nèi)置波特率發(fā)生器；UART1包含標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制解調(diào)器接口信號(hào)。

3.4.3無(wú)線收發(fā)模塊。

由于無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)采用的是CC2530，為了實(shí)現(xiàn)通信的匹配和保證通信的穩(wěn)定性，匯聚節(jié)點(diǎn)的無(wú)線收發(fā)單元也必須采用CC2530作為無(wú)線傳輸?shù)男酒?。由Chipcon 公司推出的CC2530能夠用來(lái)實(shí)現(xiàn)嵌入式 ZigBee 應(yīng)用的片上系統(tǒng)。它支持2.4GHz IEEE 802.15.4/ZigBee 協(xié)議。其具有很多的優(yōu)點(diǎn)。材料成本很低，這樣就能以便宜的成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；CC2530將領(lǐng)先的RF收發(fā)器性能融于其中，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051CUP，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)集成8KB的RAM，具有多種版本，能夠適應(yīng)不同的場(chǎng)合；具有多種運(yùn)行模式，能夠滿足超低功耗的需求，延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)的使用壽命。

LPC2214包含2個(gè)SPI接口。SPI是一個(gè)全雙工的串行接口，其申請(qǐng)成可以處理在一個(gè)給定總線上多個(gè)互聯(lián)的主機(jī)和從機(jī)。由于SPI總線傳輸數(shù)據(jù)時(shí)只需要4跟線，接線簡(jiǎn)單，因此LPC2214與CC2530之間采用SPI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將LPC2214配置為主機(jī)，CC2530配置為從機(jī)，它們之間采用主從方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

4、硬件電路測(cè)試與系統(tǒng)整體測(cè)試。

4、1 硬件電路測(cè)試。

系統(tǒng)上電后，電路板電源指示燈正常。1.8V和3.3V電源指示燈同時(shí)發(fā)亮，按下復(fù)位鍵后，復(fù)位指示燈亮，復(fù)位工作正常，電路板通過(guò)JTAG仿真器與電路相連接，能讀到CPU類型。

當(dāng)通過(guò)JTAG接口向目標(biāo)板下載串口程序后，通過(guò)串口線將目標(biāo)板與電腦相連接，借助串口調(diào)試助手，能正常的實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的收發(fā)。

4.2 系統(tǒng)整體測(cè)試。

整個(gè)系統(tǒng)的軟件主要包括：操作系統(tǒng)μC/OS-II的移植，LPC2214啟動(dòng)代碼的構(gòu)成，基于TCP/IP的以太網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)，以及LPC221與CC2530通信的實(shí)現(xiàn)。深入分析了μC/OS-II操作系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，任務(wù)的狀態(tài)，任務(wù)的調(diào)度，以及μC/OS-II運(yùn)行機(jī)制，移植條件和具體移植的實(shí)現(xiàn)。從TCP/IP的結(jié)構(gòu)分析和原理分析，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的通信。從zigbee協(xié)議，CC2530內(nèi)核的結(jié)構(gòu)和LPC2214的硬件結(jié)構(gòu)，具體實(shí)現(xiàn)SPI的通信。系統(tǒng)整體測(cè)試達(dá)到了應(yīng)用的要求。

本申請(qǐng)?jiān)诜治瞿壳按笮秃侥讣装鍦囟葯z測(cè)系統(tǒng)的一些情況后，提出了基于Zigbee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)光檢測(cè)系統(tǒng)，以及基于c8051、繼電器開(kāi)關(guān)控制。申請(qǐng)出以LPC2214為內(nèi)核的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

本申請(qǐng)中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例說(shuō)明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。