中科博微PA无线模块开发板用户手册

中科博微PA无线模块开发板用户手册 WIA-PA无线模块开发板用户手册 日期 2010-1-5 作者 魏茂强 说明 WIA-PA无线 模块开发板 版本 更新信息 I 目 录 WIA-PA无线模块开发板用户手 册 ....................................................................................... 1 1 概 述....................................................................................................................................... 1 2 WIA-PA无线模块开发 板 ..................................................................................................... 1 3 功能模 块 ............................................................................................................................... 1 3.1 电源管理模块 ............................................................................................................ 2 3.2 人机交互模块 ............................................................................................................ 3 3.3 传感器I/O模块 ........................................................................................................ 3 3.4 数字通信模块 ............................................................................................................ 3 3.5 主控制器 .................................................................................................................... 4 4 元件位置及跳线器、连接器功能 ....................................................................................... 4 5 相关软 件 ............................................................................................................................... 6 6 电路原理图 ........................................................................................................................... 6 1 1 概述 WIA-PA无线模块开发板是为了方便用户开发和使用SIA2420无线通信 模块而的具有仿真、调试和下载功能以32位微控制器STM32F103C8为核心 SIA2420无线通信模块和其它外围功能器件的硬件平台。 SIA2420无线MCU集成了 通信模块是一款完全符合IEEE 802.15.4物理层可搭载WIA-Mesh、Wireless Hart、 Zigbee等多种网络的长距离、低功耗的工业级OEM无线产品。SIA2420无线通 信模块采用16位低功耗微控制器和2.4GHz射频收发器并在射频前端增加PA和LNA 提高了发射功率和接收灵敏度户外可视的点到点通信距离能达到1000米以上。由于 采用了低功耗管理技术SIA2420无线通信模块的休眠电流仅为10uA。 2 WIA-PA无 线模块开发板 WIA-PA无线模块开发板的核心MCU是意法半导体生产的基于ARM 的Cortex-M3系列微控制器STM32F103C8具有易于开发、片上资源丰富等特点可配 合IAR EWARM开发环境和J-Link等JTAG仿真工具进行使用。除此之外如图1所示开 发板上还外扩了RS-232、RS-485以及USB等各种常用的数字通信接口集成了一个具 有模拟信号输出的片外温度传感器并且支持开关量和标准的420mA模拟量的输入输 出MCU可以通过这些接口和器件来获取模拟现场信息然后通过UART接口和 SIA2420无线通信模块进行通信从而使用户实现和无线通信相关的开发和验证。 图 1 WIA-PA无线模块开发板照片 3 功能模块 WIA-PA无线模块开发板主要由电源管 理模块、人机交互模块、传感器I/O模块、数字通信模块以及MCU组成其功能模块 框图如图2所示。 2 SIA2420无线通信STM32F103C8LED指示按键输入RS232通信 RS485通信电源管理模块USB通信420mA输入输出开关量输入输出温度传感器人机 交互模块传感器I/O模块数字通信模块图2 开发板的主要功能模块 3.1 电源管理模 块 电源管理模块对WIA-PA无线模块开发板的输入电源进行管理以便为开发板上 的电路提供稳定可靠的工作电压。开发板总共需要两种工作电压分别为24V和3.3V。 其中24V是输出420mA模拟量的D/A转换电路的工作电压其余的电路都工作在3.3V。 24V的工作电压只能由外部的24V直流电源提供3.3V的工作电压则可由电源管理模 块从24V电源、外部410V推荐5V直流电源、USB接口或者3节1.5V AA电池获得。电 源管理模块具有输入浪涌电压保护、输入电源反接保护和负载短路保护等功能可以保护板上的器件不被外部的24V电源损坏。当开发板和以上任意一种电源接通时打开开关就可以看到板上的一个红色发光二极管被点亮。 3 3.2 人机交互模块 人机交互模块主要由按键输入电路和LED指示电路组成用户可以通过这一模块设定外部触发事件和观测程序运行状态。其中LED指示电路又分为两组一组显示的是WIA-PA无线模块中的程序运行状态另外一组可由用户根据自己的需要进行设定。每一组LED均通过一个跳线W1、W2连到电源上当用户不需要指示电路工作时可直接将跳线断开。 3.3 传感器I/O模块 传感器I/O模块主要由一路420mA模拟量输入输出电路、一路开关量输入输出电路和一个温度传感器电路组成。模拟量输入电路包括一个16位的A/D转换芯片AD7788和一个2.5V精准电压参考芯片ADR391MCU可以通过SPI接口和AD7788进行通信来获取转换结果。420mA模拟量的输出则是通过16位的D/A转换芯片AD420来实现的需要用户注意的是AD420需要在1232V推荐24V的直流电压下才能工作。在开关量的输入输出电路中使用了光电耦合器使得开发板和外部传感器之间实现了电气上的完全隔离。温度传感器使用的是TMP36其输出是随温度呈线性变化的电压信号用户可以通过MCU片内集成的A/D转换器来获取温度的变化。 值得注意的是电压参考芯片ADR391和温度传感器TMP36均具备外部电平关断功能用户可以通过跳线JP13、JP17来选择是由MCU的I/O引脚控制芯片的开关还是将芯片保持常开。 3.4 数字通信模块 数字通信模块主要包括RS-232、RS-485、 SIA2420无线通信电路。其中RS-232和RS-485共用一组UART用户可以通过USB以及 跳线JP14、JP15来选择将UART用于RS-232通信或者RS-485通信。SIA2420无线通信模块通过另外一组UART和MCU进行信息交互并可以搭载不同的网络协议来实现多种无线组网需求。 4 3.5 主控制器 WIA-PA无线模块开发板的核心MCU是意法半导体生产的基于ARM的Cortex-M3系列微控制器STM32F103C8。该微控制器内置高达64KB的Flash程序存储器和20KB的SRAM数据存储器以及丰富的外设和接口供用户使用并且有IAR EWARM开发环境的支持仿真和调试都很方便非常适合作为用户开发和使用SIA2420无线通信模块的平台。MCU的各个I/O引脚在开发板上的默认使用功能如1所示。某些没有作为I/O口使用的引脚如JTAG引脚未在表中列出。 引脚 名称 默认使用功能 引脚 名称 默认使用功能 2 PC13 NC 25 PB12 AD420 LATCH 10 PA0 按键K3输入检测 26 PB13 AD420 CLOCK 11 PA1 TMP36电压信号输入 27 PB14 AD420 CLEAR 12 PA2 RS232、485通信TXD2 28 PB15 AD420 DATA IN 13 PA3 RS232、485通信RXD2 29 PA8 AD420 FAULT DETECT 14 PA4 AD7788 CS 30 PA9 SIA2420通信TXD1 15 PA5 AD7788 SCLK 31 PA10 SIA2420通信RXD1 16 PA6 AD7788 DOUT 32 PA11 USB DATA- 17 PA7 AD7788 DIN 33 PA12 USB DATA 18 PB0 TMP36关断 41 PB5 开关量输出 19 PB1 ADR391关断 42 PB6 开关量输入 20 PB2 启动模式选择引脚1 43 PB7 LED DS5控制引脚 21 PB10 按键K4输入检测 45 PB8 LED DS6控制引脚 22 PB11 按键K5输入检测 46 PB9 LED DS7控制引脚 表1 MCU各I/O引脚的默认使用功能 4 元件位置及跳线器、连接器功能 开发板的外部尺寸是180×120mm四角各有一个定位孔采用尼龙绝缘柱固定。开发板上各个元件的位置如图3所示。 5 图3 开发板器件位置图 各个跳线器和连接器的功能如表2所示。 原理图 功能描述 原理图 功能描述 W1 射频LED使能 JP8 MCU JTAG插座 6 W2 MCU LED使能 JP9 MCU启动模式选择 J1 MSP430 JTAG插座 JP1011 SIA2420无 线模块引脚 J2 RS-232串口DB9插座 JP12 VBAT选择 JP13 1.5V电池座 JP13 参考电源电平关断使能 JP4 3V扣式电池座 JP1415 RS232、485切换 JP5 24V电源输入端子 JP16 RS-485接口端子 JP6 5V电源输入插座 JP17 温度传感器电平关断使能 JP7 B型USB接口 JP18 模拟、开关量输入输出端子 表2 开发板各跳线器和连接器的功能 5 相关软件 6 电路原理图 WIA-PA无线模块开发板的电路原理图如下所示。 7 8