wia-pa開發(fā)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)
高廣恩，劉全利，王偉
大連理工大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧大連116023
摘 要：針對推廣工業(yè)過程自動化無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范的需求，提出一種基于此規(guī)范的開發(fā)平臺設(shè)計方法。此平臺以arm7芯片lpc2136作為核心處理器，以cc2520作為射頻收發(fā)器，可以方便地通過iic或adc接口擴展傳感采集模塊．為了便于調(diào)試還集成了人機交互及jtac調(diào)試接口一詳細闡述了其硬件設(shè)計并對平臺性能進行了測試試驗。結(jié)果表明，該開發(fā)平臺達到了預(yù)期的設(shè)計要求，便于用戶基于此平臺進行開發(fā)研究。
關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；過程自動化；開發(fā)平臺
中圖分類號：tp 27 文獻標識碼：a
1 引 言
在國際工業(yè)過程控制領(lǐng)域，過程自動化的無線化已經(jīng)成為一個研究熱點。但在此領(lǐng)域還缺乏一個公開的國際標準。在這種情況下，由我國自主研發(fā)的應(yīng)用于工業(yè)過程自動化領(lǐng)域的標準wia-pa已于2008年10月成為了iec的publicavailable規(guī)范，于2009年7月通過iec投票成為了新工作項目方案。由于應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用需求的不同，國內(nèi)外出現(xiàn)了多種無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺，文獻[3]提出了一種用于棲息地監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺設(shè)計方案；文獻[4]提出了一種具有震動檢測和gps定位功能的無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺；文獻[5]在已有無線節(jié)點的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的混合平臺。這些平臺都有各自的特點和應(yīng)用場合，但都不適合作為通用的開發(fā)平臺來使用。鑒于此種情況，本文提出了一種通用的wia-pa開發(fā)平臺，并基于這個平臺進行了諸多試驗，驗證了平臺的性穩(wěn)定。
2開發(fā)平臺的體系結(jié)構(gòu)
因為此平臺的定位是“給入門級用戶提供一個研究wia-pa規(guī)范的開發(fā)平臺”，所以為了便于用戶開發(fā)和使用，此平臺具有如下特點：
1)模塊化基于模塊化的設(shè)計思想，整個平臺的硬件設(shè)計分為傳感模塊，核心板和無線收發(fā)模塊3個部分，如圖1所示。
圖中，i2c接口和adc接口連接傳感模塊與核心板，完成傳感信息采集功能。用戶可以根據(jù)自己的實際需求選擇使用數(shù)字的i2c接口還是模擬的adc接口。方便用戶在同一平臺上開發(fā)多種不同的傳感模塊。目i2c為一種總線結(jié)構(gòu)，可以同時掛接多個傳感模塊，只需要通過設(shè)定地址來區(qū)分各個模塊。這種總線結(jié)構(gòu)方便用戶實現(xiàn)多種傳感信號集中采集，而不需要每一個傳感信號對應(yīng)一個設(shè)備，節(jié)省了硬件成本。比如用戶可以將溫度量、濕度量、光強等傳感信息的采集，用一臺設(shè)備來實現(xiàn)。
無線擴展接口給核心板和無線收發(fā)模塊提供了一個數(shù)據(jù)和控制信息傳輸?shù)耐ǖ�。用戶可以根�?jù)使用射頻芯片的不同來自行定義接口含義，增加了用戶開發(fā)、設(shè)計的靈活性。
2)通用性此平臺的核心處理器芯片為一款飛利浦公司的arm7芯片lpc2136。其開發(fā)調(diào)試環(huán)境為arm公司提供的ads開發(fā)調(diào)試環(huán)境。這一通用的調(diào)試環(huán)境使大多使用者能夠很快地展開研發(fā)工作。核心板上提供的調(diào)試接口為通用20針jtac調(diào)試接口，方便用戶調(diào)試和下載。
一般來說，不同功能的無線設(shè)備對硬件資源的需求是不同的。比如zigbee協(xié)議中規(guī)定的終端設(shè)備、路由器和協(xié)調(diào)器，對硬件資源的需求依次遞增，此平臺的硬件資源能夠滿足大多無線設(shè)備的需求，用戶可以在同一平臺上實現(xiàn)多種設(shè)備的開發(fā)：
3)友好的人機界面核心板為用戶提供了一個4 cm x3 cm的lcd顯示屏，可以顯示設(shè)置參數(shù)、傳感信息、cpu狀態(tài)、操作菜單等信息。給用戶提供了一個直觀而友好的顯示界面。
3硬件平臺的設(shè)計與實現(xiàn)
下面主要對核心板和無線收發(fā)模塊的設(shè)計與實現(xiàn)加以闡述：
1)核心板的設(shè)計與實現(xiàn)核心板的功能框圖如圖2所示。
它主要包括6個部分：arm7處理器、上位機接口、傳感接口、無線擴展接口、人機交互接口和電源管理。處理器采用的是飛利浦公司的lpc2136，主時鐘由一個外部的11. 059 2 mhz的晶振提供，處理速度可達60 mhz，內(nèi)置32 kb的 |
