基于MSP430單片機和CC2500的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一個功能齊全的無線開發(fā)工具，該系統(tǒng)主要由MSP430F系列微控制器和CC2500(2．4 GHz)無線收發(fā)器組成。系統(tǒng)可在PC機上利用IAR嵌入式工作平臺集成開發(fā)環(huán)境(IDE)或CCE開發(fā)環(huán)境編寫、下載和調(diào)試應(yīng)用程序。用戶可以通過設(shè)置硬件斷點全速運行應(yīng)用程序，也可單步運行，無需額外消耗硬件資源。系統(tǒng)核心控制器采用MSP430F24X系列單片機，該單片機為16位單片機，集成度高，處理速度快．超低功耗，能極大的節(jié)省資源。通過Simplici TI協(xié)議，MSP430控制器通過USB接口實現(xiàn)與PC機的通信，調(diào)試穩(wěn)定、簡易方便。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)消耗硬件資源較少，功耗超低，是一種無線數(shù)據(jù)采集的節(jié)能微型設(shè)計方案。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
基于MSP430單片機和CC2500無線收發(fā)器的USB無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要由主控單元、CC2500無線收發(fā)器和USB接口電路構(gòu)成，圖1為系統(tǒng)方框圖。該系統(tǒng)可以通過CC2500無線收發(fā)器接收外部無線射頻信號，MSP430F2274控制數(shù)據(jù)的接收、處理、傳輸，將數(shù)據(jù)打包后通過USB接口傳送至PC機，利用PC機上的開發(fā)平臺處理和分析數(shù)據(jù)，并顯示于系統(tǒng)界面。同時，也可以通過PC機將控制命令通過USB接口傳送給MSP430控制器，實現(xiàn)對外圍設(shè)備的控制。
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2 系統(tǒng)電路設(shè)計
2．1 MSP430微控制器電路設(shè)計
系統(tǒng)硬件設(shè)計采用MSP430F2274微控制器作為主控制器。MSP430單片機是TI公司生產(chǎn)的一種超低功耗的混合信號控制器。該微控制器可用電池供電，而且使用時間長，該器件在少于6 μS的時間內(nèi)可從低功耗模式迅速喚醒。MSP430單片機內(nèi)還集成有A／D轉(zhuǎn)換器、硬件乘法器、定時器、比較器等模塊。它具有16 MI／s的指令傳輸速率，200 kS／s的10位SAR型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，2個內(nèi)置的運算放大器，具有看門狗定時器，2個16位定時器A3和B3，USCI模塊支持UART／LIN、SPI總線、I2C總線以IrDA等5個低功耗模式，低于700 nA待機模式，工作電源電壓為1．8～3．6 V，工作溫度范圍為-40～85℃。MSP430F2274應(yīng)用電路如圖2所示。
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2．2 CC2500無線收發(fā)電路設(shè)計
CC2500無線收發(fā)電路如圖3所示。采用低成本單芯片的2．4 GHz無線收發(fā)器CC2500。電路設(shè)定為2 400～2 483．5 MHz的ISM和SRD頻率波段。該收發(fā)器內(nèi)部集成了一個數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)500 kb／s的高度可配置的調(diào)制解調(diào)器。可編程控制的輸出功率可達(dá)+1 dBm，支持2-FSK和MSK。 CC2500用作一個低IF接收器。接收的RF信號通過低噪聲放大器(LNA)放大，再對中間頻率(IF)求積分向下轉(zhuǎn)換。在IF下，I／Q信號通過A／D轉(zhuǎn)換器被數(shù)字化。自動增益控制(AGC)，細(xì)微頻率濾波和解調(diào)位／數(shù)據(jù)包同步均數(shù)字化工作。CC2500的發(fā)送器部分基于RF頻率的直接合成。頻率合成器包含一個完整的芯片LCVCO和一個對接收模式下的向下轉(zhuǎn)換混頻器產(chǎn)生I和Q本振信號的90°相移裝置。
2．3 USB傳輸調(diào)試接口電路設(shè)計
該系統(tǒng)開發(fā)工具通過MSP430的USB調(diào)試端口與PC機相連，通過開發(fā)平臺在PC機上對其進(jìn)行開發(fā)。LISB調(diào)試接口為該系統(tǒng)設(shè)計提供3．6 V的標(biāo)準(zhǔn)電壓，其通過SBW接口相連接，可作為一個標(biāo)準(zhǔn)的Flash仿真工具，射頻USB調(diào)試接口采用返回通道的MSP430 UART端口，這樣在調(diào)試階段可以獨立應(yīng)用，允許用戶在無流量控制的條件下，以9 600 b／s固定速率將串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端窗口。USB調(diào)試接口電路如圖4所示。
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4 結(jié)束語
基于USB接口的無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以MSP430為控制核心，集成了CC2500無線收發(fā)器，通過USB調(diào)試端口與PC機相連進(jìn)行開發(fā)，調(diào)試穩(wěn)定、簡易方便，消耗硬件資源少。該系統(tǒng)可作為一個獨立的開發(fā)工具，也可以添加到其他設(shè)計中，適用性強。TI公司提供的IAR嵌入式工作平臺KickStart和CCE軟件開發(fā)環(huán)境，資源豐富，易于開發(fā)。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于微型無線收發(fā)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)及便攜式傳感監(jiān)控領(lǐng)域。