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基于PSoC的红外线通信测控系统.doc

基于PSoC的红外线通信测控系统

李成才
2017-11-17 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《基于PSoC的红外线通信测控系统doc》,可适用于活动策划领域

基于PSoC的红外线通信测控系统韩旭于小亿时间:年月日来源:微型机与应用年第期字体:关键词:CreatorPSoC红外线通信元件固件Cypress摘要:在分析研究红外线发射器和接收器原理的基础上以可编程片上系统PSoC芯片为核心部件利用PSoC集成开发环境Creator内嵌的固件元件进行了红外线通信测控系统的软件和硬件设计。PSoC是一款以ARM和CPLD两大功能部件组成的混合处理器。在Creator环境下固件元件类似于面向对象程序设计的控件使硬件设计软件化与硬件相关的源程序编译器自动生成。采用PSoC设计的红外线发送与接收电路具有硬件设计简单、软件设计图形化、可以充分利用PSoC提供的固件元件的优点。PSoC非常适合在通信和测控中应用。关键词:CreatorPSoC红外线通信元件固件红外线通信由于结构简单、成本低在家用电器、仪器仪表、工业控制中得到了广泛的应用。实现红外线通信的方案很多但主要是由专有集成电路和单片机实现两种。由专用集成电路实现的红外线通信主要是各种遥控器但是它难以和单片机接口应用的灵活性差。单片机实现的红外线发射器与接收器能方便地与其他电路模块连接组成应用系统在各种测量和控制系统中有大量应用。本文介绍一种由特殊的单片机即可编程片上系统PSoC组成的红外线通信测控系统的应用实例。PSoC是由Cypress公司生产的ARMCortexM和CPLD两大部分组成的芯片。它以固件元件的模式提供了许多模拟和数字功能单元在集成开发环境Creator的支持下这些功能单元和元件在画板上放置、连接、引脚定义并进行属性配置形成设计原理图这个原理图的功能由CPLD实现并与ARM微处理器连接。Creator的编译器将各个元件生成其对应的C语言文件开发者只需在C语言框架程序中修改或编写中断、DMA和main程序即可完成软件设计。这种图形化编程方法不需要开发者了解PSoC芯片的底层硬件结构编写的代码非常少降低了开发的技术难度。本设计所采用的PSoC实施方案对其他嵌入式设计也具有一定的指导作用。红外线通信测控系统构成红外线通信测控系统的结构如图所示。发送电路的电阻R为赘R为赘晶体管T为。主机可以是任何带有串行接口的计算机或嵌入式装置通过串行接口将数据传送到PSoC或接收PSoC的数据。在发送端PSoC将直接连接模拟量和数字量串口接收的数据通过红外线发射电路发送出去。在接收端一体化接收头输出的信号送到PSoCPSoC接收到一帧完整的信息后处理后通过串行接口送到主机也可以直接输出模拟量和数字量并在LCD显示出来。红外线通信测控系统固件元件原理图设计红外线通信测控系统发送和接收端电路都使用了多个固件元件受篇幅限制结合发射和接收电路的原理叙述只对与发射和接收密切相关的几个元件做详细介绍了解和掌握PSoC元件的属性设计及使用方法。红外线通信测控系统发射电路红外线通信测控系统的发送端固件元件原理图如图所示。外部的传感模拟信号由引脚Pin输入经程控增益放大器PGA放大后送入模数转换器ADC转换成数字量转换结束产生isr中断在中断子程序中将结果读入ARM处理器。外部连接的开关量通过引脚Pin和Pin接入状态寄存器StatusReg外部主机的控制数据经串行接口UART被ARM处理器接收。将上述数据组装成发送的Bbit帧信息第字节高位是设备码低位是命令码第字节是发送的开关量第和字节是bit模拟量。红外线通信测控系统发送端涉及的元件有多个篇幅所限只介绍与通信相关的几个元件。首先介绍脉冲宽度调制元件PWM要使用的元件必须进行属性配置PWM的输入时钟由时钟元件Clock提供频率设置为MHz。PWM的属性配置如图所示。由通用数字块UDB实现PWM元件分辨率为bit因为红外线通信传送的是频率为kHz的调制脉冲波所以PWM的周期为μs为了使输出波形占空比为:PWM的比较值设置为μs比较类型设置为Less。当然在实际使用中可以将占空比调整为:、:等以达到增加发射距离和省电的目的。这样PWM元件启动后就能在PWM端输出连续的方波。定时器Timer的属性配置如图所示模块由PSoC内部的UDB实现分辨率为bit因为红外线通信的数据由μs高电平和μs低电平组成数据由μs高电平和μs低电平组成所以设置定时器周期为μs并且在定时器终端计数TC时产生中断。进行红外线通信的数据发送首先发送启动码启动码由ms的高电平和ms的低电平组成接着发送由或组成的bit数据码。PWM和Timer启动后当有数据传输时将ControlReg和ControlReg寄存器置Pin端输出kHz方波。当Timer产生次isr中断(ms时间到)将ControlReg置Pin端无脉冲输出当Timer产生次isr中断(ms时间到)启动码发送完毕。接着发送bit数据先发送μs的高电平将ControlReg置Pin端输出kHz方波。当Timer产生次isr中断(μs时间到)将ControlReg置Pin端无脉冲输出直到Timer产生次(如果数据是)或次(如果数据是)isr中断直至将bit数据发送完毕。红外线通信测控系统接收电路红外线通信测控系统的接收端固件元件原理图如图所示。将寄存器ControlReg置红外线接收头输出的信号通过Pin引脚接到定时器Timer的捕获端capture在Timer的属性配置中下降沿捕获捕获产生中断设置分辨率为bit周期为s。当捕获发生后将前次与本次捕获值相减如果接近ms就找到了本次数据传输的启动码继而接收bit数据码。如果两次捕获值的差接近ms接收的这位是如果两次捕获值的差接近ms接收的这位就是。接收到bit数据在LCD显示出来根据第字节低位功能码确定是进行本地控制还是经过串行接口UART传输给上位机。如果是本地控制则将接收的第字节输出到控制寄存器ControlReg第字节输出到数模转换器VDAC。

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