1 系統(tǒng)的設(shè)計

　　為了實現(xiàn)計算機對某些系統(tǒng)的控制，常常使用單片機對下位機進行控制,，而上位機和下位機之間可以通過串行接口,、并行接口等接口實現(xiàn)通信。本文中通過USB2.0 接口實現(xiàn)了一個無線通信系統(tǒng),，系統(tǒng)的連接如圖1 所示,。

圖1 無線傳輸系統(tǒng)連接。

　　由圖1 中可以看出,，上位機接收用戶操作,，通過USB2.0接口發(fā)出，傳輸?shù)较挛粰C,，數(shù)據(jù)經(jīng)下位機處理后經(jīng)無線發(fā)送設(shè)備發(fā)出,。無線接收設(shè)備接收到發(fā)射出的信號后，將相應的信息顯示在手持設(shè)備上,，從而實現(xiàn)了上位機與手持設(shè)備之間的無線通信,。這里，在手持設(shè)備上使用LED 顯示上位機同步信息,，因此,，設(shè)計出無線傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下頁圖2所示,。

圖2 無線傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

　　2 系統(tǒng)的具體實現(xiàn)

　　2.1 USB2.0 接口轉(zhuǎn)串行接口的功能實現(xiàn)

　　由于下位機與上位機的連接采用目前較為流行的USB2.0 接口,，以便于廣泛的應用,，但是由于下位機所使用的51 單片機不支持USB 接口，只支持標準的雙工串行接口,，因此需要在USB 接口與串行接口之間進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,。這里采用FT232BM 芯片[3]完成此項功能。

　　FT232BM 的主要功能是進行USB 和串口之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換,。芯片一方面可從主機接收USB 數(shù)據(jù),，并將其轉(zhuǎn)換為串口的數(shù)據(jù)流格式發(fā)送給外設(shè)，另一方面外設(shè)可通過串口將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為USB 的數(shù)據(jù)格式傳回主機,。中間的轉(zhuǎn)換工作全部由芯片自動完成,，開發(fā)者無須考慮固件的設(shè)計。FT232BM 內(nèi)部主要由USB 收發(fā)器,、串行接口引擎USB 協(xié)議引擎和先進先出（FIFO）控制器等構(gòu)成,。USB 收發(fā)器提供USB1.1/2.0 的全速物理接口到USB 總線，支持UHCI/OHCI 主控制器,；串行接口引擎主要用于完成USB 數(shù)據(jù)的串/并雙向轉(zhuǎn)換,，并按照USB1.1規(guī)范來完成USB 數(shù)據(jù)流的位填充/位反填充，以及循環(huán)冗余校驗碼（CRC5/CRC16）的產(chǎn)生和檢錯,，USB 協(xié)議引擎管理來自USB 設(shè)備控制端口的數(shù)據(jù)流,；FIFO 控制器處理外部接口和收發(fā)緩沖區(qū)間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。FIFO 控制器實現(xiàn)與單片機（如AT89C51 等）的接口,，主要通過2 根數(shù)據(jù)線P30 和P31 及讀寫控制線來完成和單片機的數(shù)據(jù)交互。FT232BM 內(nèi)含兩個FIFO 數(shù)據(jù)緩沖區(qū),，一個是128 字節(jié)的接收緩沖區(qū),，另一個是384 字節(jié)的發(fā)送緩沖區(qū)。

　　2.2 無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)

　　根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計,，無線數(shù)據(jù)傳輸部分由無線發(fā)射模塊和無線接收模塊兩部分組成,，無線發(fā)射模塊選用GDTX6，它具有功率大發(fā)射頻率穩(wěn)定不受周邊溫度變化而改變等特點,；無線接收模塊選用GD-R5B,，它是VHF/UHF 超高頻無線數(shù)據(jù)傳送高品質(zhì)超外差接收模塊，采用超高頻,，低噪聲大規(guī)模集成電路,，是具有極高性價比，有完善的抗靜電保護,，可靠性高及遠
距離傳輸?shù)慕邮漳K,。

　?。?）數(shù)據(jù)發(fā)送平臺的實現(xiàn)。

　　數(shù)據(jù)發(fā)送平臺工作原理如圖3 所示,，是將PC 機產(chǎn)生的動作數(shù)據(jù)通過USB 接口芯片接收到接收處理器內(nèi),，然后由接收處理器進行地址和數(shù)據(jù)的混編處理后，再送入無線數(shù)據(jù)發(fā)送處理器,，最后把數(shù)據(jù)和地址一同通過處理器的串行通信口送入無線發(fā)送模塊將混合數(shù)據(jù)發(fā)送出去,。

圖3 數(shù)據(jù)發(fā)送平臺電路。

　?。?）數(shù)據(jù)接收平臺的實現(xiàn)：

　　數(shù)據(jù)接收平臺工作原理如圖4 所示,，是將發(fā)送平臺的數(shù)據(jù)正確的接收到平臺上，當整套硬件平臺通電后接收平臺會不斷接收到由發(fā)送平臺發(fā)送過來的連接碼,，這個連接碼在整個無線接收區(qū)域所有無線接收平臺都會接收到此連接碼,，當發(fā)送平臺得到要發(fā)送的數(shù)據(jù)后，就會進入數(shù)據(jù)傳送協(xié)議,，接收平臺也會按照自編的接收協(xié)議來接收數(shù)據(jù),，當數(shù)據(jù)由無線接收模塊接收后通過接收處理器的串口傳入接收處理器，再由接收處理器對接收到的混合數(shù)據(jù)進行地址和數(shù)據(jù)分離后傳給接收平臺顯示處理器驅(qū)動相應的LED 發(fā)光二極管,。

圖4 數(shù)據(jù)接收平臺電路,。

　　（3）數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的實現(xiàn),。

　　由于數(shù)據(jù)發(fā)送平臺與數(shù)據(jù)接收平臺之間的通訊是無線數(shù)據(jù)連接,，因此也需要一定的協(xié)議。這個協(xié)議的實現(xiàn)是當發(fā)送平臺通電后會一直向整個無線有效范圍內(nèi)發(fā)送連接碼,，連接碼的發(fā)送頻率是穩(wěn)定的,，接收平臺通電后會一直接收到來自發(fā)送平臺的連接碼，但接收到連接碼后會放棄并不保存,。

　　當上位機向下發(fā)送數(shù)據(jù)時,，發(fā)送平臺開始進入發(fā)送協(xié)議狀態(tài)，首先發(fā)同步碼,，然后是地址碼,，地址發(fā)送后發(fā)送數(shù)據(jù)，最后發(fā)送結(jié)束碼,，圖5 為發(fā)送程序流程圖,。接收平臺當接收到同步碼后，進入數(shù)據(jù)協(xié)議接收狀態(tài),，首先接收地址碼,，接收后會在內(nèi)部快速驗證是否和本地址一致，如果不一致將退出協(xié)議，如果一致則開始接收數(shù)據(jù),，最后接收結(jié)束碼并進行校驗,，如果數(shù)據(jù)正確則把接收的數(shù)據(jù)傳送顯示，否則丟棄數(shù)據(jù),，圖6 為接收程序流程圖,。

圖5 發(fā)送程序流程。

圖6 接收程序流程,。

　　3 系統(tǒng)的實際應用

　　該無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)已經(jīng)在教學中進行了實際應用,，開發(fā)者在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上制作了“計算機硬件開發(fā)平臺”以及“基本邏輯門演示系統(tǒng)”兩個教學仿真器。

　　“計算機硬件開發(fā)平臺”作為一個基礎(chǔ)的硬件開發(fā)平臺,，整體電路簡單明了,、與上位機接口方便且功能齊全，使開發(fā)者在平臺上作二次開發(fā)容易,，初學者也非常容易上手,，方便計算機硬件愛好者的學習。

　　“基本邏輯門演示系統(tǒng)”使用VB 開發(fā)了上位機的演示界面,，可以演示常用的邏輯門功能,，系統(tǒng)調(diào)用Windows 的API函數(shù)來對PC 機的COM1 口進行數(shù)據(jù)發(fā)送，通過無線數(shù)據(jù)傳輸,，在手持便攜設(shè)備上由LED 顯示與上位機同樣的操作結(jié)果,，從而實現(xiàn)了無線控制。

　　4 結(jié)語

　　使用USB2.0 接口以及無線數(shù)據(jù)傳輸模塊設(shè)計實現(xiàn)的系統(tǒng),，不僅設(shè)計合理,，而且使用方便，在實際中已經(jīng)進行了應用,，有很高的實用價值,。今后，系統(tǒng)將采用藍牙通信進行優(yōu)化,，進一步提高通信性能,。