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基于USB转UART技术和无线技术实现无线通讯终端系统的设计

关键词:UART技术 无线技术 无线通讯终端系统

时间:2020-05-28 14:29:02      来源:网络

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。

  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,提供一个使用最小化元件和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。

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