一种低成本无线传感器网络节点的设计[图](3)

2.2 节点软件设计

单片机主要有两个任务：模拟PT2262波形对高频电路进行ASK调制，模拟I2C总线读写MXC6202 。要想让软件模拟一个硬件电路，必须掌握硬件电路的工作原理：PT2262是红外遥控编码器，PT2272是其接收解码器，两者常常配对使用。发射端PT2262共有12个地址端，发射的每一组数据都由12bit脉冲组成，顺序是从A0~A11，每个地址端有三种接法。常见的是用其中8bit(A0 ~A7)作为地址编码，其余4bit(D1 ~D3)作为数据编码，外加1bit同步码，每组至少发送4次。接收端PT2272舍弃第一组，当连续得到两组与本身地址一样的信号时，则解码。参考文献[1-2]分别介绍了单片机模仿PT2262的编码方法和PT2272的解码方法。由于需要传输X、Y两个轴各12bit加速度值，因此，每帧36bit数据，帧间加1bit同步码，传输4次。单片机编码方案如图3所示。必须注意的是，由于高频发射具有随机性，在不发射时表现为白噪声，因此解码时应舍弃第一帧数据，从第二帧开始解码。

图3 单片机编码方案

传输的数据位格式分为：高电平(11) 、低电平(00) 、高阻态(01)三种，0 、1由高低电平的占空比决定。软件中设200μs、600μs两个延时函数。单片机调用这两个延时函数，在RA1管脚上输出相应的高低电平就能够模拟出这三种状态数值，从而完成单位数据的ASK调制。

单片机在发射前首先读入预先设定的A0~A7 8bit三态地址，D1~D4 4bit节点网内ID，再加上加速度传感器X、Y轴的各12bit加速度值，共36bit数据，按图3的格式依次发送出去，就可以进行数据传输了。每帧数据传输4次，每帧之间由大约10ms的帧间码隔开，帧间码由一个200μs高电平与10ms的低电平组成，发送一次数据的时间约为200ms，这样1s内最多可传送5次数据，在大多数场合是可以满足要求的。为了节省能耗，可以根据需要选择发射速率，在不发射时，应使单片机、F05V、加速度传感器处于休眠状态。处于休眠状态的PIC单片机可以使用看门狗等方式唤醒。用超外差接收模块J05U接收，可以在300m的开阔地传输数据。当需要较高的数据传输速率时，应缩短宽窄脉冲时间长度。但需要注意的是，当脉冲宽度减少时，发射功率也同时减少。因距离与速度是矛盾的关系，当发射功率超过20Hz时，建议使用专用RF芯片。

MXC6202在使用中作为从器件，PIC单片机只要按照标准I2C时序控制MXC6202即可。参考文献[3]介绍了利用单片机的普通I/O口模拟I2C总线的方法。MXC6202的地址在出厂时已经确定了，共8种，在一路I2C总线上只能挂一个加速度传感器。当需要两个MXC6202测三轴加速度时，需要占两路独立的总线。为此，根据标准I2C时序，模拟了两路I2C总线，以两路循环采集。MXC6202示例驱动程序如下：

IICStart( );//器件初始化，每次从休眠模式唤醒重新初始化

IICSendByte(0x20);//写器件地址，MEMS传感器地址出厂时已固定

IICSendByte(0x00);//器件内部寄存器地址，只有一个可写寄存器0x00

IICSendByte(0xf0);//最低位写0，睡眠模式唤醒;写1，进入睡眠模式

Delay_75ms();//睡眠唤醒时，需要75ms的延时//下面是依次接收：X高、X低、Y高、Y低4位数值

IICStart( );

IICSendByte(0x20);//写MEMS传感器

IICSendByte(0x01);

IICStart( );

IICSendByte(0x21);//读MEMS传感器

for(ii=0;ii<3;ii++)

{

s[ii]=IICReceiveByte();

IICAck(0);

}

s[3]=IICReceiveByte();

IICAck(1);//最后一位不应答

IICStop( );

测斜度时，采用查表与计算相结合的方法(器件手册中给出了参考方法)。单片机模拟的波形如图4所示。图4(a)是单片机RA1口模拟PT2262发出的一串数列。图4(b)是从MXC6202器件中读出的一帧数据，为便于观察，将两组波形重叠在一起，高的为总线数据线信号，低的为总线时钟信号。

图4 单片机模拟的波形