基于S12的无线传感器网络样机系统设计

摘要阐述基于蓝牙技术的无线传感器技术模块的设计及实现方法。详细描述了MC9S12DT128单片机在CodeWarrior开发环境下模/数转换的中断控制方式，以及主从蓝牙模块的驱动过程。系统包含主从2个蓝牙模块：主蓝牙模块由PC机控制；从蓝牙模块采用Freescale公司的MC9S12DT128单片机作为核心处理器。
关键词 无线传感器网络 蓝牙技术 MC9S12DT128
引言
　　微传感器技术的发展和广泛应用，使得无线传感器网络成为传感器网络发展的必然趋势。无线传感器网络是由大量无处不在的、具有通信与计算能力的微小传感器节点，密集布设在无人值守的监控区域，构成的能够根据环境自主完成制定任务的“智能”自治测控网络系统。由于无线传感器网络长期在无人值守的状态下工作，无法经常为传感器节点更换电源，因此能耗成为无线传感器网络设计的关键问题之一，在系统设计时必须尽可能降低系统能耗。本文以无线传感器网络技术为理论依据，以教学样机系统为开发目标，提出了以MC9S12DT128为核心处理器，由蓝牙无线通信协议实现的无线传感器网络节点的设计方法。
1 硬件设计
1.1 系统原理
　　作为无线传感器网络内的一个节点，本系统由传感器单元、信号调理电路、A/D转换电路、信号处理单元（由单片机实现）、从蓝牙模块、主蓝牙模块以及PC工作站7部分组成，如图1所示。
　　具体工作过程是：传感器采集的环境中的信号量经过调理电路，送至MC9S12DT128单片机的模拟量输入端口；由单片机内置的ATD模块实现A/D转换，并对转换结果进行处理，将处理完毕的信号通过UART传送至从蓝牙模块。主蓝牙模块由PC机控制，主从蓝牙模块通过蓝牙协议实现数据交换。

图1 系统原理框图
1.2 MC9S12DT128简介
　　MC9S12DT128是Freescale公司的高性能16位单片机，采用5 V供电，内核为比68HC12的内核CPU12更快的S12，总线频率可达25 MHz。其特点是拥有丰富的I/O模块和工业控制专用的通信模块，如图2所示，工业应用非常广泛。

图2 MC9S12DT128片内资源
　　MC9S12DT128单片机内部带有5 V转换为2.5 V的电压调整器，其内核电压仅为2.5 V，功耗很低；片外I/O采用5 V供电，但输出功率软件可调，最低可将输出功率降低为全功率的50%。此外，单片机提供了停止模式、休眠模式和等待模式3种低功耗的工作模式供用户选择；也可将部分通信模块设置为休眠模式，以降低系统的功耗。MC9S12DT128不仅运算速度快，而且功耗可以降至很低，适用于无线传感器网络。
1.3 主从蓝牙模块
　　本系统包含相互配对的主从两个蓝牙模块。从蓝牙模块为日立公司的DOCENGMBM0202蓝牙模块，遵从蓝牙1.1规范，射频输出为class2级。其支持多种接口：USB接口、UART接口、PCM语音接口、PIO通用I/O口和ISP接口。另外，本系统中采用UART实现MC9S12DT128和蓝牙模块之间的通信，以及蓝牙模块的驱动和信号的传输。
　　主蓝牙模块采用基于CSR的BlueCore02芯片开发的金瓯蓝牙开发平台3.0版。它提供了UART、RS232、USB、SPI接口供用户进行开发、调试，音频接口可进行蓝牙语音的传输。本系统中PC机通过RS232接口控制主蓝牙模块。