本帖最后由 himol 于 2015-10-25 09:40 编辑
PS: 下面是我原始方案，用的是LPC11C14（M0）下面简称M0。但是在实际开发中我用的是ST公司的STM32 ，为什么这样做就不和大家介绍了。32的强大，我就不赘述了。下面直接入题。
第二部分：数据采集端(M0)总体设计
1、终端概述
主控制处理器选择了NXP Semiconductors 的LPC11C14(以下简称M0终端)。基于ARM Cortex-M0内核的LPC11C14 是ARM Cortex-M0系列低功耗、低成本、的32位处理器，最高主频可以工作到50MHz。无论在处理数据的速度上还是在功耗上，亦或是抗干扰能力上，它完全能够胜任终端数据采集的重任。
M0终端负责对当前环境信息(温度、湿度、光照等)进行采集，初步对数据进行处理打包并通过无线通信设备ZigBee发送给Cortex-A8(以下简称A8服务器)，A8服务器对数据二次处理后给M0终端发送指令实时响应各种操作。仓库管理系统的相关信息主要包括温湿度、光感度、三轴加速度、风扇、蜂鸣器、LED灯、数码管显示、M0终端液晶屏显示、以及进出库的商品刷卡信息。 M0终端与A8服务器进行数据交互采用的ZigBee无线通信设备，该设备功耗低、低速率、低本低、高可靠性、自恢复及冗余性能优异、网络路由功能强大，具有良好的网络拓扑结构，广泛应用低数据率监控的各个领域。多个ZigBee节点便于组成无线通信网。ZigBee与M0终端之间的衔接采用的是串行外设接口(SPI) 总线、UART转USB(PL2303HX)芯片。
2、Cortex-M0终端设备工作流程
a、系统上电初始化M0终端上各个设备，包括系统定时器、GPIO口、SPI、UART、IIC等设备，配置系统滴答定时器设置其终端为1毫秒，进而配置中断处理函数精确到1秒。第一次采集信息用于在M0终端的液晶屏上显示。
b、主程序进行轮询判断，在没有外部中断(ZigBee接收数据中断、RFID刷卡中断)的情况下主要执行环境数据的采集、M0终端液晶屏的数据显示和数据打包发送给A8服务器，这时因为M0终端还没有收到A8服务器发送过来的指令(即ZigBee接收数据中断函数还未执行)，所以M0终端初始模式为自制控制(即M0终端未受到A8服务器命令控制而采取自我环境监测、异常报警等)；
c、当有外部RFID刷卡时，其它数据正常采集，RFID中断函数同时对磁卡数据进行采集校验数据有效性并发送给A8服务器；
d、当有外部中断ZigBee接收数据中断产生时，其它数据正常采集，ZigBee接收数据中断处理函数接收A8服务器发送过来的指令，执行不同的设备，同时M0终端切换为A8服务器控制M0终端模式；
e、为了安全稳定的管理机制，我们对异常行为进行的可能性进行了评估、假设。当A8服务器异常(即A8服务器不能正常给M0终端设备发送指令)时，M0终端在30秒内未接收到A8服务器发送过来的指令时自行切换到M0终端自制模式，对当前环境进行检测、判断是否异常决定是否打开蜂鸣器报警。
3、Cortex-M0终端设备功能描述
a、采用DHT11传感器对温湿度信息进行采集；
b、采用ISL29003传感器对光照强度信息进行采集；
c、采用MMA7455L传感器采集三轴加速度；
d、采用CY14443/SPI对RFID信息采集；
e、采用ADC 3通道对电池电量信息采集；
f、采用ADC 0通道对电位器信息采集；
g、采用ZICM2410无线通信。
4、温湿度传感器DHT11
(1) DHT11传感器基本概述
DHT10数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感器技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。 暖通空调、除湿器、测试及检测设备、消费品、汽车、自动控制、数据记录器、气象站、家电、湿度调节器、医疗、其他相关湿度检测控制。它具有成本低，性能稳定，抗干扰能力强等优点。
采用简化的单总线通信，主机通过特定的时序对其进行访问，它一次传送给主机40位数据，高位先出，其数据格式如下：
4.3.2 DHT11传感器工作时序图
用户主机（MCU）发送一次开始信号后，DHT11 从低功耗模式转换到高速模式，待主机开始信号结束后，DHT11发送响应信号，送出 40bit 的数据，并触发一次信采集。信号发送如图所示
注：主机从 DHT11 读取的温湿度数据总是前一次的测量值，如两次测间隔时间很长，请连续读两次以 第二次获得的值为实时温湿度值。
外设读取步骤
主机和从机之间的通信可通过如下几个步骤完成（外设（如微处理器）读取 DHT11 的数据的步骤）。
步骤一:
DHT11 上电后（DHT11 上电后要等待 1S 以越过不稳定状态在此期间不
能发送任何指令），测试环境 温湿度数据，幵记录数据，同时 DHT11 的 DATA 数据线由上拉电阻拉高一直保持高电平；此时 DHT11 的 DATA 引脚处于输入状态，时刻检测外部信号。
步骤二:
微处理器的 I/O 设置为输出同时输出低电平，且低电平保持时间不能小
于 18ms，然后微处理器的 I/O 设置为输入状态，由于上拉电阻，微处理器的 I/O 即 DHT11 的 DATA 数据线也随之变高，等待 DHT11 作 出回答信号，发送信号如图所示
步骤三:
DHT11 的 DATA 引脚检测到外部信号有低电平时，等待外部信号低电平结束，延迟后 DHT11 的 DATA 引脚处于输出状态，输出 80 微秒的低电平作为应答信号，紧接着输出 80 微秒的高电平通知外设准备接 收数据，微处理器的 I/O 此时处于输入状态，检测到 I/O 有低电平（DHT11 回应信号）后，等待 80 微秒 的高电平后的数据接收，发送信号如图所示
步骤四:
由 DHT11 的 DATA 引脚输出 40 位数据，微处理器根据 I/O 电平的变化接收 40 位数据，位数据“0” 的格式为： 50 微秒的低电平和 26-28 微秒的高电平，位数据“1”的格式为： 50 微秒的低电平加 70 微秒的高电平。位数据“0”、“1”格式信号如图所示
结束信号:
DHT11 的 DATA 引脚输出 40 位数据后，继续输出低电平 50 微秒后转为输入状态，由于上拉电阻随 之变为高电平。但 DHT11 内部重测环境温湿度数据，幵记录数据，等待外部信号的到来。
4.3.3 DHT11传感器相关参数
4、光照传感器ISL29003
（1） ISL29003传感器基本概述
该ISL29003是一种集成光传感器，内置的整合型ADC和标准IIC接口，该设备能够采集周围光照强度lux转化为数字量通过IIC输出采集信息，传感器光照强度可从1lux调节到100,000lux的光照强度，ADC具有高达15-bit有效分解.该传感器被金属覆盖，以减少光电二极管在光照较弱的环境下输出读数的效果，可显示低光度lux的功能。
（2） ISL29003传感器工作时序图
（3） ISL29003传感器相关参数
I2C选择范围:
量程1 = 0 lux 到 1000 lux
量程2 = 0 lux 到 4000 lux
量程3 = 0 lux 到 16000 lux
量程4 = 0 lux 到 64000 lux
人眼反应(540 峰值灵敏度)
温度补偿
16位分辨率
计数灵敏度:65lux
5、 三轴加速度传感器MMA7455L
（1） MMA7455L传感器基本概述
MMA7455L三轴加速度传感器是飞思卡尔生产的一款数字输出、低功耗、紧凑型电容式三轴加速度传感器。
4.5.2 MMA7455L传感器工作时序图
（3） MMA7455L传感器相关参数
数字输出(I2C / SPI)- -10位在8g的模式下；
灵敏度(64 LSB/ @2g 和 @8g 在10位模式下)；
可选敏感度(±2 g,±4 g,±8 g)；
鲁棒设计、高冲击生存性(10000克)；
水平/点击检测运动识别(如冲击、振动、落体)；
6、 RFID信息采集CY14443/SPI
（1） CY14443射频模块基本概述
CY-14443A系列射频读写模块采用基于ISO14443标准的非接触卡读卡机专 用芯片，采用0.6微米CMOS EEPROM工艺，支持ISO14443 typeA协议，支持MIFARE标准的加密算法。芯片内部高度集成了模拟调制解调电路，只需最少量的外围电 路就可以工作，支持UART接口(-C)，IIC接口(-U)，或者SPI接口(-P),数字电路具有TTL、CMOS两种电压工作模式。特别适用于ISO14443标准下水、电、煤气 表、自动售货机、门禁、电梯、饮水机、电话机等计费系统或身份识别系统的读卡器的应用。
（2） CY14443射频模块工作时序图
4.6.3 CY14443射频模块相关参数
通讯速率不大于 3Mbps，MSB 在前，上升沿采样。模块工作在半双
工方式，即模块接受指令后才会做出应答，由于 SPI 接口发送数据的同时接受上一时钟周期的从机响应数据，因此在命令发送结束后，需要稍作延时，等待模块处理命令并做出响应，命令发送阶段，都会来上一次发送的 命令和数据内容，可以用来作为校验，读响应时可以发送0数据给模块。
命令格式为： 前导头＋通讯长度＋命令字＋数据域＋校验码
前导头： 0xAA0xBB 两个字节，若数据域中也包含 0xAA 那么紧随其后为数据0，但是长度字不增加。
通讯长度：指明去掉前导头之外的通讯帧所有字节数(含通讯长度字节本身)
命令字： 各种用户可用命令
校验码： 去掉前导头和校验码字节之外，所有通讯帧所含字节的异或值
CPU 发送命令帧之后，需要等待读取返回值，返回值的格式如下：
正确：前导头＋通讯长度＋上次所发送的命令字＋数据域＋校验码
错误：前导头＋通讯长度＋上次所发送的命令字的取反＋校验码
7 、ZigBee无线通信设备ZICM2410
（1） ZICM2410无线通信设备基本概述
ZigBee网络基于IEEE802.15.4国际标准、上层协议为ZigBee协议栈，具有低功耗，低 速率，高可靠性，网络路由功能强大，自恢复及冗余性能优异等特点，广泛应用低数据率监 控的各个领域。
广州周立功公司代理的 ZICM2410 模块（美国 CEL 公司的MeshConnectTM 模块）是集成 CPU 的单片ZigBee芯片，为ZigBee网络提供一个高性能，低成本的射频收发方案。
其内核芯片ZIC2410是一个真正的单芯片解决方案，遵从ZigBee规范和IEEE802.15.4标准，它由一个含有基带 modem 的射频收发器、硬连线的 MAC 和内嵌 8051 内核的微控制 器（带有内部 Flash 存储器）组成，专注于ZigBee无线应用领域的CEL研发公司，根据应 用经验，精选最常用的片内外设，包括多个通用I/O引脚、定时器、UART，SPI 等，以及 业界鲜有的硬件语音编解码器，独有的IIS/SPI/UART音频输入输出接口，结合其扩展的500kbps 或 1Mbps 的无线传输数率，可以满足广大的无线语音应用。模块的高度集成极大的简化了设计、降低了功耗，节约了整个系统的成本。
（2）ZICM2410无线通信设备相关参数
可选数据速率：250kbps（标准 ZigBee速率）、500kpbs 和 1Mbps；
16 条射频通道；
超出 3000 英尺的传送范围；
支持 AES 128 位加密；
符合 RoHS 标准。
8、附录1 通信结构体
9、 附录2 A8-M0通用指令
命令格式：一个字节，按位
仓库编号 + 设备编号 + 操作掩码 = 命令
例如：
0x40 +0x 00 + 0x 01 =0x 41 风扇一档
0x40 + 0x30 + 0x08 = 0x78 数码管显示8
0x40 +0x 30 + 0x0f = 0x7f 关闭数码管
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