基于CC3200的物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)探討

倪云建

摘要：以CC3200為核心，建立物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端，可對物聯(lián)網(wǎng)傳輸與網(wǎng)絡(luò)通信過程等進(jìn)行綜合控制，提高終端功能水平。建立多功能主控器，對物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸過程、通信數(shù)據(jù)處理等方面進(jìn)行優(yōu)化，可提高通信數(shù)據(jù)傳輸水平。利用CC3200WiFi模塊對環(huán)境信號進(jìn)行檢測后，利用終端進(jìn)行數(shù)據(jù)控制。在實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對環(huán)境信息、功能應(yīng)用等進(jìn)行檢驗(yàn)，旨在實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端的綜合應(yīng)用效果提升。

關(guān)鍵詞：CC3200;物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端;設(shè)計(jì)

引言：基于CC3200的物聯(lián)網(wǎng)終端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，則是通過處理器對已經(jīng)接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，并在數(shù)據(jù)分析與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的視角下，對接收的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出控制。利用CS3200的基礎(chǔ)上，物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端的設(shè)計(jì)可以對實(shí)際信號進(jìn)行檢測，并對物理對象進(jìn)行控制。因此，在物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端設(shè)計(jì)中，可實(shí)現(xiàn)多種模擬以及數(shù)字輸入輸出，傳輸速率比較快，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的集成化處理，滿足實(shí)際應(yīng)用需求。在物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端設(shè)計(jì)與拓展中，則需要從處理器的單片微控制器單元CC3200，在數(shù)據(jù)集成處理與分析的基礎(chǔ)上，提高物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端的實(shí)際應(yīng)用效果[1]。

1 CC3200分析

CC3200是為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的單片無線MCU，采用雙核心架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中包含微控制器以及WiFi網(wǎng)絡(luò)子處理器，前者是以ARMCdprtex-M4為內(nèi)核，對系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行管理，后者是以數(shù)據(jù)通信為中心，可解除微控制器的處理負(fù)擔(dān)，并實(shí)現(xiàn)傳輸速率的綜合控制。CC3200芯片在實(shí)際應(yīng)用中，可通過輸入輸出引腳，對通信傳輸過程以及信號輸入過程等進(jìn)行優(yōu)化，在模擬信號數(shù)字化設(shè)計(jì)的視角下，實(shí)現(xiàn)定時(shí)輸出與信息控制。利用定時(shí)器，可對PWM調(diào)制信號的數(shù)據(jù)傳輸過程進(jìn)行優(yōu)化，對外部設(shè)備對象進(jìn)行調(diào)速控制。CC3200芯片傳輸過程中，則是利用微控制器與網(wǎng)絡(luò)子處理器的API接口，對數(shù)據(jù)傳輸以及信息處理過程進(jìn)行優(yōu)化，提高物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端的功能性、速率及集成處理效果[2]。

2 物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端的總方案設(shè)計(jì)

在利用CC3200多功能測控終端中，可對物理參量檢測、設(shè)備對象控制以及網(wǎng)絡(luò)接入等功能進(jìn)行完善，滿足通信數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)換的實(shí)際需求。從輸入檢測的角度進(jìn)行分析，分析被測物理量，并將物理量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絺鞲衅鳎瑢δM信號進(jìn)行調(diào)理與復(fù)用，將其傳輸?shù)紺C3200芯片中。在輸出控制中，CC3200芯片可以對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，輸出數(shù)字開關(guān)信號串并傳輸?shù)揭莆患拇嫫鳎抿?qū)動(dòng)電路，對被控對象進(jìn)行控制與優(yōu)化，達(dá)到物聯(lián)網(wǎng)終端控制的目的[3]。

在物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端設(shè)計(jì)中，通過CC3200核心控制處理模塊、輸入檢測調(diào)理模塊以及輸出控制驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信與傳輸。CC3200可通過WiFi子處理器，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入與傳輸控制。通過處理器進(jìn)行解析，并按照輸入信號的采集與信號控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息處理。輸入檢測調(diào)理模塊可通過傳感器檢測現(xiàn)實(shí)世界的物理量，并對信號進(jìn)行放大、濾波處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息控制效果提升。CC3200芯片在實(shí)際應(yīng)用中，可在通信數(shù)據(jù)傳輸以及信息處理的過程中，利用模擬輸入通道與數(shù)字輸入接口，對數(shù)據(jù)傳輸過程以及數(shù)據(jù)變化等進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)模擬信號的傳輸與控制。輸出控制驅(qū)動(dòng)模塊可根據(jù)被控對象的控制要求，對CC3200輸出的開關(guān)信號以及PWM信號進(jìn)行變換與功率放大處理，提高數(shù)據(jù)傳輸與信息處理效果。

3 物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端詳細(xì)設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端在實(shí)現(xiàn)信號檢測與信號處理中，可對圖像信號與物理時(shí)變信號進(jìn)行處理，在輸出控制的基礎(chǔ)上，對開關(guān)控制以及對象速度控制等進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)終端傳輸?shù)目刂菩Ч嵘Ｔ跀?shù)字溫濕度傳感器、位置傳感器、圖像傳感器的視角下，建立4路模擬信號檢測通道，并對開關(guān)控制輸出量、2路PWM控制輸出等進(jìn)行優(yōu)化。通過軟件編程，將CC3200的27個(gè)獨(dú)立的I/O引腳定義為1個(gè)UART、1個(gè)I2C以及8位圖像數(shù)據(jù)接口、12位ADC、3位編碼的數(shù)字開關(guān)量接口以及2路PWM輸出等，并對其進(jìn)行整合與控制，滿足終端側(cè)控制的實(shí)際需求。

物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端的硬件設(shè)計(jì)，選擇連接的DHT11溫濕度數(shù)字傳感器，對環(huán)境的溫度、濕度等進(jìn)行檢測。利用S1216F8-bd-v23定位模塊終端的位置信息進(jìn)行檢驗(yàn)，利用GPS/北斗定位，對UART直接輸出信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與處理。未獲取監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)，終端選擇CMOS攝像頭MT9D111進(jìn)行二維圖像信號采集與處理。CC3200可通過內(nèi)部I2C接口模擬SCCB時(shí)序完成對圖像數(shù)據(jù)的配置與優(yōu)化，并在輸出數(shù)據(jù)鎖存時(shí)鐘數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與圖像數(shù)據(jù)處理整合。在CC3200內(nèi)置ADC的4通道輸入引腳與接收端的數(shù)據(jù)復(fù)用處理，可實(shí)現(xiàn)輸出電平的綜合控制，在數(shù)據(jù)寄存與信息處理的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)信息處理效果提升。CC3200分配4條GPIO引腳，通過開關(guān)控制變量，對輸出開關(guān)、控制信號以及數(shù)據(jù)傳輸過程等進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)擴(kuò)展與模擬信號傳輸控制。

以CC3200為主核的Cortex-M4內(nèi)部沒有內(nèi)存管理單元，無法創(chuàng)建線程的方式，安排多個(gè)任務(wù)并執(zhí)行，開發(fā)的終端應(yīng)用層程序可通過輪循機(jī)制安排多任務(wù)執(zhí)行。物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端在運(yùn)行中，可通過自身控制新派的內(nèi)部初始化分析，對CC3200的配置寄存器完成功能數(shù)據(jù)的初始化處理。其中，包含GPIO功能復(fù)用、定時(shí)器參數(shù)、中斷函數(shù)的初始化控制。網(wǎng)絡(luò)功能的配置與通信傳輸控制，則是通過API函數(shù)驅(qū)動(dòng)WiFi子處理器來實(shí)現(xiàn)，在建立網(wǎng)絡(luò)故障的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與注冊信息的前體系時(shí)，可在物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端對控制信號進(jìn)行檢驗(yàn)，將數(shù)據(jù)存入到FLASH中，并進(jìn)行遠(yuǎn)程發(fā)送。物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端的軟件設(shè)計(jì)是在

4 物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端的實(shí)現(xiàn)

為保證物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端運(yùn)行的穩(wěn)定性以及可靠性，在實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端多功能中，利用LAMP平臺(tái)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，并對終端設(shè)備的多功能進(jìn)行測試。服務(wù)器向終端會(huì)發(fā)送命令消息，接收并存儲(chǔ)終端發(fā)回的數(shù)據(jù)，通過頁面顯示檢測數(shù)據(jù)，在動(dòng)態(tài)評估與分析的基礎(chǔ)上，保證物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端的運(yùn)行穩(wěn)定性。在物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端設(shè)計(jì)中，選取3個(gè)不同的位置為被測點(diǎn)，并通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，建立通信傳輸機(jī)制，每個(gè)終端根據(jù)選定的時(shí)間間隔，定時(shí)采集終端的傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并添加數(shù)據(jù)幀頭，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)服務(wù)器，接收數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)傳輸過程以及數(shù)據(jù)終端信息等進(jìn)行檢測與分析，從而實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端控制。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端實(shí)際采集的定位信息，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與信息處理中，可保證采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性以及可靠性，通過溫濕度調(diào)整設(shè)備，對測控終端的溫度、濕度等參數(shù)進(jìn)行分析，從而達(dá)到環(huán)境檢測與環(huán)境管理的目的。物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端在實(shí)際運(yùn)行的過程中，可通過服務(wù)器的不同命令進(jìn)行數(shù)據(jù)控制，其中包含控制信號以及終端設(shè)備啟停等，在輸出控制信號的基礎(chǔ)上，對輸出電壓以及監(jiān)測信號等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)控制，實(shí)現(xiàn)輸出PWM信號的傳輸控制效果提升?；贑C3200的物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端設(shè)計(jì)，則對輸出控制信號以及模擬信號等進(jìn)行優(yōu)化，在終端數(shù)據(jù)傳輸與信息處理的基礎(chǔ)上，提高物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端的功能性。物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端可執(zhí)行不同命令，并通過終端數(shù)據(jù)傳輸與信息處理，提高通信傳輸與終端控制水平。

結(jié)論：基于CC3200的物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端設(shè)計(jì)，則是對物聯(lián)網(wǎng)的終端功能進(jìn)行設(shè)計(jì)與完善，通過數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端的綜合控制效果提升。在設(shè)計(jì)CC3200下的物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端中，可實(shí)現(xiàn)功能集成化設(shè)計(jì)，并在通信傳輸以及傳感器數(shù)據(jù)采集的視角下，實(shí)現(xiàn)設(shè)備集成度的進(jìn)一步提升，對提高物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端的綜合應(yīng)用效果有積極作用。本次設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端可以按照需求掛接多種傳感器，而且，物聯(lián)網(wǎng)多功能測控終端的設(shè)備集成度比較高，可以滿足物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展的綜合需求。

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