基于S12的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)樣機系統(tǒng)設(shè)計

摘要闡述基于藍牙技術(shù)的無線傳感器技術(shù)模塊的設(shè)計及實現(xiàn)方法。詳細描述了MC9S12DT128單片機在CodeWarrior開發(fā)環(huán)境下模/數(shù)轉(zhuǎn)換的中斷控制方式，以及主從藍牙模塊的驅(qū)動過程。系統(tǒng)包含主從2個藍牙模塊：主藍牙模塊由PC機控制；從藍牙模塊采用Freescale公司的MC9S12DT128單片機作為核心處理器。
關(guān)鍵詞 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 藍牙技術(shù) MC9S12DT128
引言
　　微傳感器技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)成為傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量無處不在的、具有通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點，密集布設(shè)在無人值守的監(jiān)控區(qū)域，構(gòu)成的能夠根據(jù)環(huán)境自主完成制定任務(wù)的“智能”自治測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)長期在無人值守的狀態(tài)下工作，無法經(jīng)常為傳感器節(jié)點更換電源，因此能耗成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的關(guān)鍵問題之一，在系統(tǒng)設(shè)計時必須盡可能降低系統(tǒng)能耗。本文以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為理論依據(jù)，以教學(xué)樣機系統(tǒng)為開發(fā)目標(biāo)，提出了以MC9S12DT128為核心處理器，由藍牙無線通信協(xié)議實現(xiàn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計方法。
1 硬件設(shè)計
1.1 系統(tǒng)原理
　　作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一個節(jié)點，本系統(tǒng)由傳感器單元、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、信號處理單元（由單片機實現(xiàn)）、從藍牙模塊、主藍牙模塊以及PC工作站7部分組成，如圖1所示。
　　具體工作過程是：傳感器采集的環(huán)境中的信號量經(jīng)過調(diào)理電路，送至MC9S12DT128單片機的模擬量輸入端口；由單片機內(nèi)置的ATD模塊實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，并對轉(zhuǎn)換結(jié)果進行處理，將處理完畢的信號通過UART傳送至從藍牙模塊。主藍牙模塊由PC機控制，主從藍牙模塊通過藍牙協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

圖1 系統(tǒng)原理框圖
1.2 MC9S12DT128簡介
　　MC9S12DT128是Freescale公司的高性能16位單片機，采用5 V供電，內(nèi)核為比68HC12的內(nèi)核CPU12更快的S12，總線頻率可達25 MHz。其特點是擁有豐富的I/O模塊和工業(yè)控制專用的通信模塊，如圖2所示，工業(yè)應(yīng)用非常廣泛。

圖2 MC9S12DT128片內(nèi)資源
　　MC9S12DT128單片機內(nèi)部帶有5 V轉(zhuǎn)換為2.5 V的電壓調(diào)整器，其內(nèi)核電壓僅為2.5 V，功耗很低；片外I/O采用5 V供電，但輸出功率軟件可調(diào)，最低可將輸出功率降低為全功率的50%。此外，單片機提供了停止模式、休眠模式和等待模式3種低功耗的工作模式供用戶選擇；也可將部分通信模塊設(shè)置為休眠模式，以降低系統(tǒng)的功耗。MC9S12DT128不僅運算速度快，而且功耗可以降至很低，適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
1.3 主從藍牙模塊
　　本系統(tǒng)包含相互配對的主從兩個藍牙模塊。從藍牙模塊為日立公司的DOCENGMBM0202藍牙模塊，遵從藍牙1.1規(guī)范，射頻輸出為class2級。其支持多種接口：USB接口、UART接口、PCM語音接口、PIO通用I/O口和ISP接口。另外，本系統(tǒng)中采用UART實現(xiàn)MC9S12DT128和藍牙模塊之間的通信，以及藍牙模塊的驅(qū)動和信號的傳輸。
　　主藍牙模塊采用基于CSR的BlueCore02芯片開發(fā)的金甌藍牙開發(fā)平臺3.0版。它提供了UART、RS232、USB、SPI接口供用戶進行開發(fā)、調(diào)試，音頻接口可進行藍牙語音的傳輸。本系統(tǒng)中PC機通過RS232接口控制主藍牙模塊。