漫射紅外技術(shù)的智能家居無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)設計
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2 系統硬件設計
2．1 節點(diǎn)結構
主節點(diǎn)選用STM32L151芯片作為系統MCU。該芯片是意法半導體公司提供的超低功耗、高數據安全性、高效能的ARMCortex-M3系列芯片。由于本系統采用漫射紅外原理，單獨的紅外光不足以構成室內紅外光網(wǎng)，故主節點(diǎn)采用紅外收發(fā)模塊點(diǎn)陣增大光強和光照范圍，增強室內紅外數據傳輸的可靠性。主節點(diǎn)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(wú)論是主節點(diǎn)還是從節點(diǎn)都必須配有備用電池，避免如家中突然停電，室內信息無(wú)法告知用戶(hù)等情況給用戶(hù)造成的損失。紅外網(wǎng)絡(luò )系統的主節點(diǎn)硬件結構如圖3所示。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/153448.htm
考慮到未來(lái)家居紅外網(wǎng)絡(luò )的擴展性、節能性和價(jià)格，從節點(diǎn)選用超低功耗、高性能單片機C8051F964作為系統MCU。具有64 kB的片內Flash和8 448字節片內RAM、10位300 ksps或12位75 ksps單端ADC、SMBUS／I2C總線(xiàn)、增強型硬件UART、4個(gè)通用16位定時(shí)器等特性。配有紅外收發(fā)模塊HSDL-3020的從節點(diǎn)與家用電器、燈具、三表等家居設備相連，實(shí)現命令控制或數據傳輸。紅外網(wǎng)絡(luò )系統的從節點(diǎn)硬件結構如圖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(guò)該模塊，可以將串口中的邏輯信號轉換成紅外信號并發(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(cháng)940 nm)和數據傳輸(紅外光波長(cháng)874 nm)功能得到了充分的發(fā)揮。它完全兼容IrDA1．4物理層的低功耗規格，具有調制解調功能，傳輸速率9．6 kbps～4．0 Mbps，并具備廣角和高輻射強度，不對人眼造成任何傷害，數據傳輸距離最高可達14 m。HSDL-3020可以處于睡眠模式以達到最低的功率消耗。在睡眠模式下，Pin二極管將會(huì )被閑置，只產(chǎn)生極少的光電流，這些光電流甚至比周?chē)胀ü膺€要低，所以低功耗效果非常理想。
2．3 紅外收發(fā)模塊的設計
MCU和紅外收發(fā)模塊HSDL-3020可通過(guò)UART接口直接連接。HSDL-3020的數據輸入端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數據，其傳輸速率為115．2 kbps，也支持FIR數據，傳輸速率高達4 Mbps。圖5為HSDL-3020與MCU的硬件接口連接圖。
其中，MCU與HSDL-3020的“紅外數據”只可通過(guò)UART接口進(jìn)行發(fā)送，而“遙控命令”既可以通過(guò)UART接口，也可通過(guò)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(shí)序邏輯，可以改變HSDL-3020的通信方式，實(shí)現SIR、MIR及FIR三種方式的切換。通信過(guò)程中應注意的是，雖然在硬件上數據傳輸和遙控命令可以同時(shí)進(jìn)行，但在軟件上需要解決空中傳輸數據混淆和丟失的問(wèn)題。
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