基于遠(yuǎn)距離wifi圖傳模塊無線通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以遠(yuǎn)距離wifi圖傳模塊為基礎(chǔ)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以分為三個(gè)部分：主控平臺(tái)、外圍傳感器模塊和無線通信模塊。以Cortex-M3為核心，利用STM32F103ZET6單片機(jī)芯片為主體，外圍為末端傳感器，具有STLM75溫度傳感器，LPSOOWP氣壓計(jì)，傳感器通過ZigBeeBlueTooth等一種無線感應(yīng)方式傳送到單片機(jī)芯片以進(jìn)行數(shù)據(jù)整合處理。對(duì)于單片機(jī)，綜合數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，既可在LCD面板上顯示，也可通過WiFi無線通訊方式傳送給Android系統(tǒng)。采用單片機(jī)技術(shù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后通過無線感應(yīng)網(wǎng)傳送到各外圍傳感器模塊以供信息反饋，以實(shí)現(xiàn)信息的更新優(yōu)化和外部設(shè)備的優(yōu)化控制。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)完善運(yùn)行的優(yōu)化結(jié)果。并將自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展到實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上。

主機(jī)平臺(tái)的使用是基于特定要求的高性能，低成本，為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的Cortex-M3內(nèi)核提供了低功耗嵌入式應(yīng)用程序的STM32F103ZET6單片機(jī)，大時(shí)鐘頻率為72MHz，內(nèi)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器、GPIO口、RS232串口、FLASH、SRAM等設(shè)備，并將UCOSIII操作系統(tǒng)移植到主平臺(tái)上，可實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的實(shí)時(shí)處理，能同時(shí)完成多種任務(wù)，便于移植，滿足了實(shí)驗(yàn)開發(fā)的需要。USART1連接ZigBee模塊，USART2連接藍(lán)牙模塊，USART3與遠(yuǎn)距離wifi圖傳模塊WiFi相連，USART3與WiFi連接，與外圍設(shè)備無線通訊，以使所有外設(shè)模塊一起工作。

利用STLM75溫度傳感器和LPSOOWP氣壓計(jì)對(duì)環(huán)境進(jìn)行溫度、氣壓值的測(cè)量。傳感模塊包括傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器，主要負(fù)責(zé)感知數(shù)據(jù)、采集數(shù)據(jù)以及進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等工作。而STLM75溫度傳感器中包含有隙溫度傳感器和9位ADC，分辨率為0.5℃，具有溫度監(jiān)控和數(shù)字化功能。它是通過測(cè)量芯片內(nèi)特定元件的兩端電壓，間接測(cè)量外部溫度，并經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換后，在Temperatureregister中存儲(chǔ)溫度值為16位的二進(jìn)制補(bǔ)碼，在I2C的數(shù)據(jù)線上讀取，溫度每上升0.5℃，寄存器內(nèi)的值就會(huì)增加1。表格1可以顯示輸出格式和外部環(huán)境溫度之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。LPS00WP是一種高分辨率數(shù)字輸出壓力傳感器(屬于壓阻式傳感器)，該設(shè)備包括一個(gè)基于壓阻式惠斯通電橋方法的感測(cè)元件，以及能夠向外界接收來自感知元件信息的IC接口，具有SPI和I2C接口，16位ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換，精度達(dá)到0.065毫巴；用作高度計(jì)和氣壓計(jì)的便攜裝置。

其中主控制臺(tái)與外部通訊采用無線通訊方式，其中無線通訊模塊包括ZigBee模塊、藍(lán)牙模塊、遠(yuǎn)距離wifi圖傳模塊WiFi模塊。

該系統(tǒng)采用ZigBee通信模塊建立了無線橋梁，把傳感器模塊所采集到的環(huán)境信息數(shù)據(jù)傳輸給主控制臺(tái)進(jìn)行處理。該系統(tǒng)采用的DL-20模塊為無線傳輸模塊，以UART接口為基礎(chǔ)，以UART接口為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出一個(gè)無線傳輸模塊。接入器只需根據(jù)一般的串口設(shè)置ZigBee模塊的接入電路即可。為了實(shí)現(xiàn)串口配置程序，先需要使用串口助理，結(jié)合USB轉(zhuǎn)TTL模塊，配置ZigBee模塊。ZigBee模塊通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)在各節(jié)點(diǎn)內(nèi)部進(jìn)行通信。該系統(tǒng)的配置參數(shù)為115200通信波特率，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊方式。

該系統(tǒng)采用藍(lán)牙通訊模塊搭建無線橋梁，將傳感器模塊獲取的環(huán)境信息數(shù)據(jù)傳輸給主控制臺(tái)微處理器進(jìn)行處理。采用HC-05主從式單片機(jī)藍(lán)牙模塊，是一款無線藍(lán)牙串口透?jìng)魍ㄓ嵞K，在連接電路前，需要使用一個(gè)串口助理模塊和外部USB轉(zhuǎn)串口模塊將模塊輸入AT指令模式，以獲取模塊當(dāng)前的配置狀態(tài)信息?；诖饲闆r，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)模塊進(jìn)行配置修改。在此系統(tǒng)中，接收端模塊配置為38400波特率，接收模塊配置為從設(shè)備開始，發(fā)送端模塊配置為主設(shè)備，與主設(shè)備相連的傳感器模塊采集溫度、氣壓等信息。設(shè)置好后，重新上電，即可完成藍(lán)牙模塊配置。

實(shí)驗(yàn)中，遠(yuǎn)距離wifi圖傳模塊WiFi作為局域網(wǎng)內(nèi)的一種共享信道，通過配置WiFi模塊為TCP客戶端方式，在WiFi模塊上設(shè)置WiFi協(xié)議，使WiFi模塊能夠連接到WiFi模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。該系統(tǒng)使用串口轉(zhuǎn)WiFi模塊，增加WiFi模塊，利用USART3接口資源，內(nèi)置告知緩存器，有利于提高系統(tǒng)性能，減少對(duì)內(nèi)存的需求。波速率設(shè)置為230400。WiFiAP熱點(diǎn)名稱是：“ATKCV”?？诹钍?12345678"，遠(yuǎn)程端口的設(shè)置是"8080"。配置了WiFi模塊作為客戶端，工作在客戶端模式，Android設(shè)備接入WiFi熱點(diǎn)，安卓終端作為TCP服務(wù)器配置，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)基于C/S模式的數(shù)據(jù)傳輸。

在接通電源后，STM32F103ZET6中央微處理器開始工作，啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)鐘、GPIO口、USART口、定時(shí)器等；外圍的終端感應(yīng)器也啟動(dòng)工作，獲取環(huán)境信息；與此同時(shí)，數(shù)據(jù)通過ZigBee和Bluetooth無線通訊方式持續(xù)傳遞到中央微控制器；中央微控制器通過串口和中斷服務(wù)功能接收數(shù)據(jù)；通過對(duì)UCOSIII操作系統(tǒng)的移植，使所有的外設(shè)模塊共同工作，并將AT指令通過串口發(fā)送到WiFi模塊初始化，設(shè)置為L(zhǎng)AN客戶端，這樣就可以實(shí)現(xiàn)Android終端的無線通訊。試驗(yàn)臺(tái)液晶屏上即可顯示環(huán)境信息，Android系統(tǒng)終端還能看到傳感器探測(cè)到的環(huán)境信息。

本文介紹了嵌入式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)可以清楚地看到兩個(gè)Inemol傳感器獲得的環(huán)境溫度和氣壓數(shù)據(jù)，而Android終端則以TCP服務(wù)器的形式進(jìn)入實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以看到Inemol1感應(yīng)器獲取的10次環(huán)境溫度數(shù)據(jù)如圖4所示。實(shí)踐證明，該嵌入式無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)能夠滿足基本要求，在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到預(yù)期效果。

本系統(tǒng)有機(jī)的融合了嵌入式、傳感器數(shù)據(jù)采集與處理和無線通訊，以嵌入式系統(tǒng)編程開發(fā)為主，感應(yīng)器數(shù)據(jù)采集是環(huán)境信息的來源，無線通信作為主平臺(tái)與傳感器進(jìn)行通信的橋梁，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，一次激發(fā)創(chuàng)造力，不但可以提高動(dòng)手操作能力，具有自主創(chuàng)新思想和整體把握設(shè)計(jì)能力。

該系統(tǒng)的主控臺(tái)采用基于Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103ZET6微處理器芯片進(jìn)行嵌入式開發(fā)，外設(shè)接口豐富，如USART、SPI、I2C、RS485串行、RS232串行等，可將所需外設(shè)和模塊直接連接到嵌入式主控平臺(tái)上，以主控臺(tái)作為數(shù)據(jù)，信息處理平臺(tái)，讓所有的外部模塊一起工作。大量外部接口和高性能處理芯片，可攜帶多種外部模塊，實(shí)現(xiàn)多種功能，滿足多種需求，具有極高的擴(kuò)展性。

STM32F1開發(fā)板式硬件設(shè)備，可進(jìn)行基于ST的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)，能夠按照給出的電路實(shí)驗(yàn)原理圖，以無線通訊的方式，在硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上擴(kuò)展系統(tǒng)的外設(shè)，接通并測(cè)試其性能指標(biāo)和參數(shù)，豐富的擴(kuò)展接口通訊協(xié)議，熟練使用接口，擴(kuò)展相關(guān)應(yīng)用ZigBee，了解Bluetooth,遠(yuǎn)距離wifi圖傳模塊2.4GWiFi無線通訊知識(shí)。并且該系統(tǒng)具有高度的融合性、易擴(kuò)展性，豐富的外部接口和高性能的處理芯片充分滿足了多種實(shí)驗(yàn)需要。