基于USB/RS232的无线通讯终端系统的设计方案
出处:电子技术网 发布于:2014-02-08 10:14:11
摘要:本文详细介绍了一种采用USB通信接口设计的无线数据通讯终端系统。此系统以高速、可靠、可在线编程的STM32F103C6T6为主控制器件,实现了通过计算机与其他终端之间数据及文件的无线传输功能。实验证明,该系统的设计具有低成本、高集成度和设计简单等优点,实现无线联网和组网功能,适于便携式电子设备的文件远端和上传,为诸如无线切割机、各类物联网掌上终端等设备的数据传输提供了解决方案。
1.引言
目前仪器设备多数采用RS232接口与计算机通信,但是随着计算机技术的发展,支持热插拔的USB标准接口将取代RS232接口,因此计算机将越来越少配置甚至不配置RS232接口。
RS232接口与USB接口虽然都属于串行接口,但它们的数据格式、通信协议、信号电平以及机械连接方式则不同。这样计算机不能控制现有仪器设备,解决这一问题就得把现有的仪器设备的RS232接口转换成USB接口。实现这种转换可以采用USB/RS232桥接器件如CP2102,CP2103进行设计,计算机通过USB接口虚拟一个RS232接口,与传统设备器件连接,设备对计算机接口的形式为USB接口。
2.无线数据通讯终端系统的接口设计
无线数据通讯终端系统系统包括:CP2102USB转RS232模块,STM32F103C6T6控制模块,NRF2401+无线发送模块。结构框图如图1所示:
3.无线数据通讯终端系统的选型
Silicon Laboratories公司推出的USB接口与RS232接口转换器CP2102/CP2103是一款高度集成的USB-UART桥接器,提供一个使用化元件和PCB空间来实现RS232转换USB的简便解决方案。如图2所示,CP2102/CP2103包含了一个USB功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的异步串行数据总线(UART),采用5×5mm MLP-28的封装。
P2102/CP2103作为USB/RS232双向转换器,一方面可以从主机接收USB数据并将其转换为RS232信息流格式发送给外设;另一方面可从RS232外设接收数据转换为USB数据格式传送至主机,其中包括控制和握手信号。
通过编程设置UART,支持各种数据格式和波特率。在PC机的COM端口编程设置UART的数据格式和波特率。表1为其数据格式和波特率。
NRF24L01+模块无线数据收发模块,采用Nordic公司的nRF24L01+高性能无线射频芯片,以2.4GHz的无线频段进行无线数据传输,保证了高速通信质量,并且可以在无线通信协议上实现严格的数据校验机制,保证数据的可靠通信。NRF24L01+模块可进行本机地址和发送地址的配置,可以选择频道(0-127)从而实现频率的设置,实现多各电子系统的数据传输,即可实现设备和设备之间的无线数据传输,实现方便,简单。
4.无线数据通讯终端系统的的硬件设计
CP2102的外围设计如图3所示,主控制器电路如图4所示。
5.无线数据通讯终端系统调试
PC端软件设计界面如图5所示。
6.结束语
本方案利用USB转UART技术,结合无线技术,为PC与远端设备数据通讯提供了一个简单实用的设计方案,减少了开发时间,降低了开发成本,简化了外设口,为外设提供了5V电源,可用于数据传输和信号控制;并为数据无线应用系统的开发和学习提供了一种便捷而廉价的方法。(作者:吴敏,卜建荣)
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