STM32L152和S14432的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統設計

摘要：運用低功耗Cortex-M3微控制器STM32L152和低功耗集成無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片S14432設計了一種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統。介紹了系統的體系結構、硬件電路、數據的接收和發(fā)送流程，以及網(wǎng)絡(luò )管理機制。系統運用了鏈路質(zhì)量估計算法和硬件冗余技術(shù)，采用TinyOS系統的LEPS路由協(xié)議實(shí)現無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的構建和管理。
關(guān)鍵詞：STM32L152；S14432；無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )

引言
在現代生活和生產(chǎn)中，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)應用越來(lái)越廣泛。生活小區、醫院、工廠(chǎng)等復雜環(huán)境中的各種儀器儀表可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據采集和監控。工業(yè)現場(chǎng)自動(dòng)化數據的控制和采集需要傳輸距離1 km左右、功耗低、簡(jiǎn)單、可靠、價(jià)格低廉的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )。無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片
S14432的通信距離可達1～2km。本文設計了一種基于STM32L152和S14432的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統。系統采用低功耗、高性能的Cortex-M3核32位微控制器STM32L152和高集成度、低功耗的無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片S14432，適用于短距離的現場(chǎng)數據采集和監控。系統采用網(wǎng)絡(luò )化管理并運用主節點(diǎn)備份技術(shù)和LEPS路由協(xié)議保證系統的可靠性和拓展性。

1 主控芯片
STM32L152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ARM Cortex-M3微控制器系列芯片。STM32L15XXX系列芯片采用意法半導體的EnergyLite超低功耗平臺，通過(guò)6個(gè)超低功耗模式能夠在任何設定時(shí)間以最低的功耗完成任務(wù)。該控制器低功耗運行模式電流為10．4μA，工作電壓為1．8～3．6 V，片上模擬功能的最低工作電壓為1．8 V，數字功能的最低工作電壓為1．65 V。工作溫度范圍為-40～+85℃，在32 MHz頻率下的處理性能達到33 DMOPS(最大值)，擁有靈活的欠壓復位、片上閃存支持糾錯碼(ECC)、存儲器保護單元(MPU)和JTAG熔斷器。它采用的ARM Cortex-M3處理器可提供出色的計算性能和對事件的卓越系統響應，同時(shí)可應對動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功率限制的挑戰。
系統中采用STM32L152芯片，48腳LQFP封裝。該芯片擁有128 KB Flash、16 KB RAM、4 096字節的E2PROM以及8個(gè)16位定時(shí)器；片上集成了豐富的外圍模塊，包括12位ADC、12位DAC、比較器、SPI、I2C、LCD、USB等。

2 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統的體系結構
無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統的體系結構如圖1所示。系統是由主節點(diǎn)和多個(gè)從節點(diǎn)組成的樹(shù)型拓撲網(wǎng)絡(luò )。主節點(diǎn)組建和管理整個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現向從節點(diǎn)傳送控制指令和接收從節點(diǎn)的數據信息。從節點(diǎn)實(shí)現接收主節點(diǎn)傳達的控制指令和將數據信息向主節點(diǎn)的傳送。
　

3 系統硬件設計
無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統的硬件結構如圖2所示。主節點(diǎn)、備份主節點(diǎn)和從節點(diǎn)都采取同樣的硬件電路。STM32L152單片機控制SI4432實(shí)現無(wú)線(xiàn)數據的收發(fā)。射頻收發(fā)芯片采用的是Silicon Labs公司推出的SI4432芯片。該芯片是一款高集成度、低功耗的EZRadioPRO系列無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片。其工作頻段為240～960 MHz，接收靈敏度達到-117 dB，可提供極佳的鏈路質(zhì)量，在擴大范圍的同時(shí)將功耗降至最低，最高輸出功率可達+20 dB，傳輸距離可達2km。