基于MC9S08QG8低端微控制器的无线控制器设计

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        无线通信是人们现代日常生活的一部分,在办公室、学校或家庭等场所,都在接触无线通信设备,如笔记本电脑、打印机、摄像机、手持设备、照明控制器和家电设备等。这些设备的复杂程度与它们执行的任务类型有关,其中许多家庭自动化的无线应用采用小型微控制器和少量代码执行简单的任务,更加追求低成本、单一性和微型化。在目前众多的无线网络技术中,ZigBee技术作为一种新兴的无线网络技术,近两年在工业控制、消费电子等领域以及科研开发中得到了众多的关注和使用,而且越来越显示出它的强劲应用势头。ZigBee是一种低功耗、短距离和低速的无线网络技术,工作在2.4 GHz国际免执照的频段,在IEEE标准上它和无线局域网、蓝牙同属802家族中的无线个人区域网络。
        通常的ZigBee无线控制器节点是以一个高端微控制器为核心,再配合无线收发器构成的。本文将设计一个新型的、低成本的、使用ZigBee无线技术的精简型无线控制器,比如用于空调遥控,整个目标应用板上的元器件极少,走线极少,体积极小。该设计只采用三个电子芯片:一个低端微控制器(MC9S08QG8)、一个RF收发器(MC13192)和一个16×2的LCD,其他需要的元器件为电阻和按键之类的无源器件。

    1 器件选择
        为了实现工业或家电无线控制应用低成本的目标,首要任务是选择合适的微控制器(MCU)和无线收发器。Freescale半导体公司(飞思卡尔,前身为Mo-torola半导体部)的各档微控制器在国内嵌入式控制领域获得了越来越多的应用。它最新推出的MC9S08QG低端微控制器系列,其处理内核、片上外围设备、节电功能和开发工具等,构成了成本、能源、效率敏感的控制应用的理想解决方案。采用MC9S08QGx微控制器系列,不仅开发的费用可明显减少,最终生产阶段的成本也可大幅下降。在开发阶段,一些高级调试功能,包括CodeWarrior全功能工具链和ProcessorExpert工具包等都是免费赠送的。在生产阶段,内部时钟源模块、模拟电路和E2PROM模拟则减少了对诸如晶振或谐振器、模拟比较器、串行E2PROM等外部器件的需求,否则这些外部器件都是印制电路板上必不可少的。
        本无线控制器设计的核心器件即选择Freescale该系列中的仅有16引脚的MC9S08QG8,它是采用高性能、低功耗的HCS08内核的飞思卡尔8位微控制器系列中具有很高的集成度的器件,内置8 KB FLASH存储器,512 B RAM,SCI/SPI/IIC接口,8位模/数定时器模块,A/D模块等。MC9S08QG8 MCU集成了通常只有较大、较昂贵的元器件才具有的性能,包括背景调试系统以及可进行实时总线捕捉的内置在线仿真(ICE)功能,具有单线的调试及仿真接口(BDM),还包括一个可编程的16位定时器/脉冲宽度调制(PWM)模块(TPM),是同类产品中最灵活、又最经济的模块之一。

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