基于手持设备的无线温度采集系统设计-温度采集、wifi无线模块驱动程序及通讯软件设计开题报告

 2022-10-02 21:58:49

1. 研究目的与意义

随着社会的进步和生产需要,利用无线通信进行温度数据采集的方式已经渗透到社会生活生产的每一个角落,温度测量的准确度在影响生产效益的同时也在逐步得到社会的重视。

传统的有线数据传输方式需要很长的通讯线,浪费资源,占用空间,可操作性差,出现错误查找问题也困难,而且受环境影响也大,有时甚至数据无法传输。此时可以利用无线传输的方式进行数据采集,无线温度采集不仅测量精准而且操作简单易行。

现实中,无线温度采集系统已被广泛的应用到农业、环境监测、军事国防等众多重要邻域,因此如何利用无线通信技术进行数据采集这个课题的研究就变得很有意义。基于IEEE 802.11的WiFi技术是目前最稳定、最成熟的无线局域网(WLAN)技术。它的优势是带宽高,基础设施完善,可直接联网。

2. 课题关键问题和重难点

课题关键点在于利用TI公司的WiFi SOC芯片CC3200,实现将测量的温度数据无线传输到手持设备(手机),实现远程温度采集及处理。

其难点一是CC3200是美国德州仪器公司(TI)的新一代嵌入式WiFi SOC产品,学习起来比较困难,需要自学和查找英文资料。二是CC3200的定时器精准性不高,不能实时性地测出准确的数值。三是要多看看CC3200相关的文档,熟悉相关的API函数。四是不易保持软硬件的相对平衡,因为CC3200是一个具有内置WiFi的MCU,我们在设计过程中需要先连接到CC32000才能进行数据间的传输,通过设备开启内置WiFi,我们使用终端(手机、笔记本)搜索、连接,可能会出现搜索不到该设备发射出来的WiFi。

克服以上困难,解决关键问题即可实现本课程研究。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

德州仪器(TI)产品线的SimpleLinkWi-FiCC3200是一颗针对广大物联网(IoT)市场的嵌入式Wi-Fi芯片。TISimpleLinkWi-Fi拥有简单易用的软件构架和实例程序,芯片采用0.5mm间距的64管脚QFN封装,支持单端射频链路,大大降低了射频电路板设计的门槛。对终端用户来说,既可以选择采用射频模块方案,也可以选择投入更多的研发资源,开发BOM成本更低的芯片贴板(COB,ChiponBoard)的方案。即使没有Wi-Fi或射频经验的硬件工程师来说,只要严格遵循TI开放的参考设计和设计规则,也可以开发出性能合格的嵌入式WiFi电路板。

CC3200是TI SimpleLinkTM系列的嵌入式Wi-Fi芯片。CC3200是一个支持Wi-Fi的片上系统(SoC, System on Chip),包含一个Wi-Fi网络处理器(NWP, Network Processor),电源管理子系统外,和一颗ARM Cortex M4核的应用处理器。CC3200的应用处理器最高可达80MHz主频,内置256KB内存,为应用开发提供了丰富的接口和内部资源。CC3200的系统设计以安全、快速和超低功耗的Wi-Fi和Internet连接为主旨,使得Wi-Fi智能设备可以实现电池供电和超长待机。这些特点使得CC3200是非常理想的需要连接到云端的智能产品的单芯片解决方案。

CC3200的电源管理子系统包含三个直流电压变换器(DC-DC),分别为给数字部分电路供电的DigitalDC-DC,给模拟部分电路供电的ANA1DC-DC,给射频部分PA供电的PA DC-DC。CC3200常用的供电模式是2.1V至3.6V的宽电压供电,电压源输入到芯片内部的三个DC-DC,三个DC-DC进行电压变换后分别给芯片内部的数字、模拟、和射频模块供电。低功耗Wi-Fi智能设备经常是用两节1.5V的AA或AAA干电池串联供电,或者是把板上5V转成3.3V后供电,所以宽电压供电模式适用于普遍的应用场景。

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4. 研究方案

CC3200 LaunchPad作为我们设计的主要设备,通过CC3200具有内置WiFi的MCU特性,我们使用终端设备对其发射信号进行搜索、连接,可以在任何一个能够搜索到信号的地方,登录云服务器,远程查看CC3200 LaunchPad的温度测量值,也可以通过WiFi将数据传输到终端设备上。

5. 工作计划

第1周 资料学习,CC3200芯片原理学习,CC3200开发板学习使用;

第2周 WiFi相关协议栈学习应用

第3周 CC3200开发板相关驱动程序监控程序编制

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