ZigBee模块的运动数据采集与传输设计
zigbee模块的运动数据采集与传输设计
adl公司的adis16355提供完全的三轴惯性检测(角度运动与线性运动)。内核采用imems传感器技术，内置嵌入式处理器用于传感器校准与调谐；采用spi接口，方便连接与编程；具有±10 g测试范围，环境温度在-40～+85℃；具可编程的功率控制能力和可编程的滤波器设计；超小型模块尺寸，应用非常广泛。利用arm7微处理器lpc2148对其进行数据的采集并存储在sd卡中，以便后续数据传输。该套系统应用非常广，可以作为医疗方面病人康复的数据采集分析系统，也可以作为运动器材的数据采集分析控制系统。
1 系统整体设计
1.1系统架构
整个数据采集传输系统结构如图1所示。利用lpc2148对adis16355进行控制并负责把采集的数据送往sd卡，数据在存储的同时可以利用zigbee模块进行无线的发送，送往客户端接收处理。在接收端，可以利用客户端平台进行观测处理采集的数据；也可以通过把sd卡取下来放pc机上进行分析。
1.2 电路设计
整个设计分为3部分：adis16355数据采集、zigbee数据发送、sd卡数据存储。
(1)数据采集与发送电路
电路连接如图2所示。adis16355提供了spi接口，主要由4个引脚构成：sclk0、mosi0、miso0及ssel0。其中sclk0是整个spi总线的公用时钟引脚，mosi0、miso0为主机、从机的输入输出引脚。ssel0是从机的标志引脚，对于相互通信的两个spi总线的器件，ssel0引脚电平低的是从机，电平高的是主机。
发送模块采用zigbee模块。在数据传输接口电路方面提供了通用异步收发模式(uart)，主要有rxd1、txd1、dtrl。rxdl为数据的发送，txdl为数据的接收；dtr1作为zigbee模块的控制，可以通过主控芯片lpc2148控制该引脚来对zigbee模块的功率进行控制，在数据不向外发送时，使该模块工作在睡眠模式。
(2)存储电路
考虑到系统携带的方便性以及对于数据存储量大和低功耗的需求，选择了sd卡。sd卡有两种接口协议模式，分别为sd模式与spi模式，不同的模式下各个引脚的定义不同。在具体的通信中，主机lpc2148只能选择一种通信模式，卡会自动检测复位命令的模式，而且在以后的通信中都会按照该种通信模式进行通信。
lpc2148自带了硬件接口spi，所以使用spi接口访问卡是很方便的。在图3的电路设计中给出了4条线，ssel1是主机lpc2148向卡发送的片选信号、mosi1是主机向卡发送的单向数据信号、sclk1是主机向卡发送的时钟信号、miso1是卡向主机发送的单向数据信号。
1.3 系统设计中功耗的考虑
在数据采集传输方面，要求使用方便且工作时间长，所以在供电方面采用了可充电电池，这就对系统的功耗提出了一个要求，即必须是低功耗的，使系统能长达数月连续工作。lpc2148采用了精简指令的32位高速处理器，供电电压为3.3 v，内核电压2.5 v，芯片功耗是比较低的。
传感器模块adis16355与zigbee传输模块都具有可编程的功耗控制，通过设置寄存器数据可以使其在待机模式下进入睡眠模式，充分满足系统设计要求。经测试，系统在利用自制的可充电7 v电池，容量为1 300 mah的供电条件下，可以连续工作4～5个月。
2 软件设计
系统软件设计主要分为3部分：sd卡的读写、传感器数据采集、zigbee数据收发，程序的流程如图3所示。对于固件的程序开发采用keil uvision3来完成，然后利用keil ulink2仿真器进行下载调试。
在此给出三轴传感器adis16355数据采集的部分实现程序：
3 性能测试
该套数据采集设备采用了无线的zigbee传输模块构成自组织网络，实测最大的无障碍通信距离可以达到400 m左右。
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