基于STM32F10x的數(shù)據(jù)通信設(shè)計與實現(xiàn)

魏浩浩 陳偉 朱娜

摘? 要： 文章采用STM32F10x系列芯片及Atheros AR9331無線模塊進(jìn)行實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計與研究。實現(xiàn)了由無線模塊把實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C端/移動端，再由PC端/移動端發(fā)送控制指令傳輸?shù)街餍酒碾p向WiFi數(shù)據(jù)通信。STM32F10x系列芯片和Atheros AR9331無線模塊之間是采用通用同步異步收發(fā)器（USART）進(jìn)行全雙工數(shù)據(jù)交換的。

關(guān)鍵詞： STM32F10x; 數(shù)據(jù)通信; AR9331; WiFi數(shù)據(jù)通信

中圖分類號：TP331? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2019）07-25-02

Abstract： This paper uses STM32F10x chips and Atheros AR9331 wireless module to design and research the real-time data transmission. The two-way WiFi data communication is realized by the wireless module transmits real-time data to the PC/mobile terminal， and then the PC/mobile terminal sends control instructions to the main chip. The STM32F10x series chips and the Atheros AR9331 wireless module are interfaced by universal synchronous asynchronous transceiver （USART） to realize full-duplex data exchange.

Key words： STM32F10x; data communication; AR9331; WiFi data Communication

0 引言

隨著計算機，微電子技術(shù)的高速發(fā)展和通信技術(shù)不斷突破，智能化技術(shù)的開發(fā)速度越來越快，開發(fā)周期縮短，智能化程度提高，應(yīng)用范圍將會越來越廣。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展壯大得力于快速的數(shù)據(jù)傳輸能力和精確的數(shù)據(jù)處理能力。隨著我國華為構(gòu)建5G時代網(wǎng)絡(luò)的到來，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)會更火熱，智能家居和智能設(shè)備將會層出不窮。而我們必須面對的問題是如何解決計算機和各種設(shè)備的通訊問題。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案

本系統(tǒng)可分為三大模塊：電腦控制模塊、無線收發(fā)功能模塊和電子芯片處理模塊[2]。電腦控制模塊需要安裝特定的軟件來控制和展示電子芯片的數(shù)據(jù)信息。無線收發(fā)功能模塊起到橋梁作用，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)發(fā)功能。電子芯片處理模塊可以內(nèi)嵌到其他智能設(shè)備，進(jìn)行實時監(jiān)控各種傳感器，并將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過無線收發(fā)功能模塊傳輸給電腦控制模塊。系統(tǒng)總體設(shè)計如圖1所示。

2 硬件設(shè)計和選擇

系統(tǒng)硬件是由STM32F10x芯片和Atheros AR9331無線芯片等零件組成[3]。STM32F10x芯片需要和Atheros AR9331連接到一塊電路板上，方便于快速通信。

2.1 電子芯片處理模塊

STM32F10x系列屬于32位ARM控制器，內(nèi)核是Cortex-M3。芯片內(nèi)部還集成了定時器、UART、SPI、I2C、USB等多種功能。這里選擇的是STM32F103，其時鐘頻率可以達(dá)到72MHz，是相似產(chǎn)品中性價比最高的產(chǎn)品之一。STM32F103芯片如圖2所示。

2.2 無線收發(fā)功能模塊

Atheros AR9331是一個高度集成和成本較低的IEEE 802.11n 1x1 2.4 GHz SoC的AP和路由器平臺[4]。系統(tǒng)頻率可達(dá)400MHz，板載64MB DDR2 RAM，8MB FLASH，對外引出UART 、USB、I2S、GPIO、以太網(wǎng)接口、WIFI天線接口。本模塊體積小、功耗低、發(fā)熱量小，WIFI網(wǎng)口傳輸性能穩(wěn)定。AR9331芯片如圖3所示。

3 軟件設(shè)計與實現(xiàn)

主芯片和無線模塊之間的通訊編程軟件采用Kile編輯器進(jìn)行編程實現(xiàn)，其中主要涉及到USART參數(shù)初始化操作和接收數(shù)據(jù)的處理，均由C語言進(jìn)行編寫實現(xiàn)[5]。在進(jìn)行USART參數(shù)初始化的時候，需要設(shè)置其波特率大小、數(shù)據(jù)格式多少位、停止位多少、奇偶校驗位是否開啟、硬件數(shù)據(jù)流控制的有無和收發(fā)模式的開啟關(guān)閉。

無線模塊和PC端/移動端之間的通訊編程軟件采用Eclipse，并用Java Socket編程技術(shù)實現(xiàn)。通訊代碼如下：

Socket socket=new Socket（"192.168.1.1"，2001）; //建立連接

os=socket.getOutputStream（）;

os.write（（code）.getBytes（））; //發(fā)送數(shù)據(jù)

while （（len=s.read（buf））！=-1） //循環(huán)獲取數(shù)據(jù)

通過上面的硬件支持和軟件服務(wù)程序，初步實現(xiàn)STM32F10x與PC端/移動端之間數(shù)據(jù)的相互通訊。

4 結(jié)束語

基于STM32F10x數(shù)據(jù)通信設(shè)計與實現(xiàn)是由電腦控制模塊[6]、無線收發(fā)功能模塊和電子芯片處理模塊三大模塊組成。其中電腦模塊是由人主觀意識進(jìn)行控制的，無線模塊起到橋梁作用，電子芯片模塊應(yīng)用于智能設(shè)備之上進(jìn)行執(zhí)行指令，三個模塊通過軟件和協(xié)議協(xié)調(diào)有序工作。

隨著人們對智能化技術(shù)的探究，對于智能化技術(shù)的研究也越來越深入和廣泛。無線控制智能設(shè)備將會越來越成熟穩(wěn)定，學(xué)習(xí)WIFI無線傳輸?shù)募夹g(shù)和方法，利用其在數(shù)字信息傳播方面的可靠性和方便性來實現(xiàn)PC端或移動端對智能設(shè)備的控制，是物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)不可避免的過程。希望能有更多的技術(shù)性人才多多向微電子、物聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展，營造出屬于中國的生態(tài)圈。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 楊森，張瑋.基于WIFI的視頻監(jiān)控智能小車機器人[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016.4：81-82

[2] 王啟宏，王曉忠.Microchip嵌入式TCP/IP協(xié)議在STM32F10xx上的實現(xiàn)[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2010.31：68-70

[3] 馮爽，蔣念平.基于STM32的無線數(shù)據(jù)傳輸綜合應(yīng)用[J].計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2012.21（9）：228-231

[4] 孫啟富，孫運強，姚愛琴.基于STM32的通用智能儀表設(shè)計與應(yīng)用[J].儀表技術(shù)與傳感器，2010.10：34-36

[5] 佚名.STM32F系列ARM Cortex-M3核微控制器開發(fā)與應(yīng)用[M]//STM32F系列ARMCortex-M3核微控制器開發(fā)與應(yīng)用，2011.

[6] 勾慧蘭，劉光超.基于STM32的最小系統(tǒng)及串口通信的實現(xiàn)[J].工業(yè)控制計算機，2012.25（9）：30-32