基于PSoC的红外线通信测控系统.doc

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1、基于PSoC的红外线通信测控系统韩旭，于小亿时间:2012年06月18日来源：微型机与应用2012年第6期字体: 大 中 小关键词:CreatorPSoC红外线通信元件固件       Cypress摘 要： 在分析研究红外线发射器和接收器原理的基础上，以可编程片上系统PSoC芯片为核心部件，利用PSoC集成开发环境Creator内嵌的固件元件，进行了红外线通信测控系统的软件和硬件设计。PSoC是一款以ARM和CPLD两大功能部件组成的混合处理器。在Creator环境下，固件元件类似于面向对象程序设计的控件，使硬件设计

2、软件化，与硬件相关的源程序编译器自动生成。采用PSoC设计的红外线发送与接收电路具有硬件设计简单、软件设计图形化、可以充分利用PSoC提供的固件元件的优点。PSoC非常适合在通信和测控中应用。关键词： Creator；PSoC；红外线通信；元件；固件   红外线通信由于结构简单、成本低，在家用电器、仪器仪表、工业控制中得到了广泛的应用。实现红外线通信的方案很多，但主要是由专有集成电路和单片机实现两种。由专用集成电路实现的红外线通信主要是各种遥控器，但是它难以和单片机接口，应用的灵活性差。单片机实现的红外线发射器与接收器

3、能方便地与其他电路模块连接组成应用系统，在各种测量和控制系统中有大量应用。本文介绍一种由特殊的单片机，即可编程片上系统PSoC组成的红外线通信测控系统的应用实例。PSoC5是由Cypress公司生产的ARMCortex-M3和CPLD两大部分组成的芯片。它以固件元件的模式提供了许多模拟和数字功能单元，在集成开发环境Creator的支持下，这些功能单元和元件在画板上放置、连接、引脚定义并进行属性配置形成设计原理图，这个原理图的功能由CPLD实现并与ARM微处理器连接。Creator的编译器将各个元件生成其对应的C语言文件

4、，开发者只需在C语言框架程序中修改或编写中断、DMA和main程序即可完成软件设计。这种图形化编程方法不需要开发者了解PSoC芯片的底层硬件结构，编写的代码非常少，降低了开发的技术难度[1]。本设计所采用的PSoC实施方案对其他嵌入式设计也具有一定的指导作用。 1红外线通信测控系统构成   红外线通信测控系统的结构如图1所示。发送电路的电阻R1为510?赘，R2为10?赘，晶体管T1为9013。主机可以是任何带有串行接口的计算机或嵌入式装置，通过串行接口将数据传送到PSoC或接收PSoC的数据。在发送端，PSoC将直接

5、连接模拟量和数字量，串口接收的数据通过红外线发射电路发送出去。在接收端，一体化接收头输出的信号送到PSoC，PSoC接收到一帧完整的信息后，处理后通过串行接口送到主机，也可以直接输出模拟量和数字量，并在LCD显示出来[2]。2红外线通信测控系统固件元件原理图设计   红外线通信测控系统发送和接收端电路都使用了多个固件元件，受篇幅限制，结合发射和接收电路的原理叙述，只对与发射和接收密切相关的几个元件做详细介绍，了解和掌握PSoC元件的属性设计及使用方法。2.1红外线通信测控系统发射电路   红外线通信测控系统的发送端固件

6、元件原理图如图2所示。外部的传感模拟信号由引脚Pin_4输入，经程控增益放大器PGA放大后，送入模数转换器ADC转换成数字量，转换结束产生isr_2中断，在中断子程序中将结果读入ARM处理器。外部连接的开关量通过引脚Pin_2和Pin_3接入状态寄存器Status_Reg，外部主机的控制数据经串行接口UART被ARM处理器接收。将上述数据组装成发送的4B32bit帧信息，第1字节高4位是设备码，低4位是命令码，第2字节是发送的开关量，第3和4字节是16bit模拟量。红外线通信测控系统发送端涉及的元件有多个，篇幅所限，只

7、介绍与通信相关的几个元件。   首先介绍脉冲宽度调制元件PWM[3]，要使用的元件必须进行属性配置，PWM的输入时钟由时钟元件Clock_1提供，频率设置为1MHz。PWM的属性配置如图3所示。由通用数字块UDB实现PWM元件，分辨率为16bit，因为红外线通信传送的是频率为38kHz的调制脉冲波，所以PWM的周期为26μs，为了使输出波形占空比为1:1，PWM的比较值设置为13μs，比较类型设置为Less。当然，在实际使用中可以将占空比调整为1:3、1:4等以达到增加发射距离和省电的目的。这样，PWM元件启动后，就能

8、在PWM端输出连续的方波。定时器Timer的属性配置如图4所示，模块由PSoC内部的UDB实现，分辨率为24bit，因为红外线通信的数据0由560μs高电平和560μs低电平组成，数据1由560μs高电平和1680μs低电平组成，所以设置定时器周期为560μs，并且在定时器终端计数TC时产生中断。     进行红外线通信的数据发送