一種基于USB/RS232的無(wú)線(xiàn)通訊終端系統設計

1.引言

目前儀器設備多數采用RS232接口與計算機通信，但是隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展，支持熱插拔的USB標準接口將取代RS232接口，因此計算機將越來(lái)越少配置甚至不配置RS232接口。

RS232接口與USB接口雖然都屬于串行接口，但它們的數據格式、通信協(xié)議、信號電平以及機械連接方式則不同。這樣計算機不能控制現有儀器設備，解決這一問(wèn)題就得把現有的儀器設備的RS232接口轉換成USB接口。實(shí)現這種轉換可以采用USB/RS232橋接器件如CP2102,CP2103進(jìn)行設計，計算機通過(guò)USB接口虛擬一個(gè)RS232接口，與傳統設備器件連接，設備對計算機接口的形式為USB接口。

2.無(wú)線(xiàn)數據通訊終端系統的接口設計

無(wú)線(xiàn)數據通訊終端系統系統包括：CP2102USB轉RS232模塊，STM32F103C6T6控制模塊，NRF2401+無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊。結構框圖如圖1所示：

?

?

3.無(wú)線(xiàn)數據通訊終端系統的選型

Silicon Laboratories公司推出的USB接口與RS232接口轉換器CP2102/CP2103是一款高度集成的USB-UART橋接器，提供一個(gè)使用最小化元件和PCB空間來(lái)實(shí)現RS232轉換USB的簡(jiǎn)便解決方案。如圖2所示，CP2102/CP2103包含了一個(gè)USB功能控制器、USB收發(fā)器、振蕩器和帶有全部調制解調器控制信號的異步串行數據總線(xiàn)(UART)，采用5×5mm MLP-28的封裝。

?

?

P2102/CP2103作為USB/RS232雙向轉換器，一方面可以從主機接收USB數據并將其轉換為RS232信息流格式發(fā)送給外設;另一方面可從RS232外設接收數據轉換為USB數據格式傳送至主機，其中包括控制和握手信號。

通過(guò)編程設置UART,支持各種數據格式和波特率。在PC機的COM端口編程設置UART的數據格式和波特率。表1為其數據格式和波特率。

?

?

NRF24L01+模塊無(wú)線(xiàn)數據收發(fā)模塊，采用Nordic公司的nRF24L01+高性能無(wú)線(xiàn)射頻芯片，以2.4GHz的無(wú)線(xiàn)頻段進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數據傳輸，保證了高速通信質(zhì)量，并且可以在無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議上實(shí)現嚴格的數據校驗機制，保證數據的可靠通信。NRF24L01+模塊可進(jìn)行本機地址和發(fā)送地址的配置，可以選擇頻道(0-127)從而實(shí)現頻率的設置，實(shí)現多各電子系統的數據傳輸，即可實(shí)現設備和設備之間的無(wú)線(xiàn)數據傳輸，實(shí)現方便，簡(jiǎn)單。

4.無(wú)線(xiàn)數據通訊終端系統的的硬件設計

CP2102的外圍設計如圖3所示，主控制器電路如圖4所示。

?

?

?

?

5.無(wú)線(xiàn)數據通訊終端系統調試

PC端軟件設計界面如圖5所示。

?

?

6.結束語(yǔ)

本方案利用USB轉UART技術(shù)，結合無(wú)線(xiàn)技術(shù)，為PC與遠端設備數據通訊提供了一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的設計方案，減少了開(kāi)發(fā)時(shí)間，降低了開(kāi)發(fā)成本，簡(jiǎn)化了外設口，為外設提供了5V電源，可用于數據傳輸和信號控制;并為數據無(wú)線(xiàn)應用系統的開(kāi)發(fā)和學(xué)習提供了一種便捷而廉價(jià)的方法。