2系統(tǒng)硬件設計

　　2.1 CY8C24894可編程片上系統(tǒng)

　　CY8C24894是一種高速低功耗的芯片，內含的M8C處理器工作頻率最高可為24 MHz，工作電源為3．3 V或5 y。CY8C24894內含1個XRES引腳支持系統(tǒng)內串行ISSP編程和外部復位控制。并且，CY8C24894不需要外部晶振驅動便可以開始工作。CY8C24894包含7個lO端菅口：Port0、Polt1、Polt2、Port3、Port4、Port5 和 Port7，共49個GPIO。模擬系統(tǒng)包括2列6個可編程模擬模塊和模擬互聯(lián)邏輯，數(shù)字模塊包括1行4個可編程數(shù)字模塊和數(shù)字互聯(lián)邏輯，另CY8C24894片上還集成了16 KB的Flash程序存儲器，1 KB的SRAM數(shù)據(jù)存儲器。

　　可編程片上系統(tǒng)CY8C24894集成了全速USB通信模塊、2個帶32位累加的高速8位乘法器、多個SPI主、從設各、6～14位模數(shù)A／D轉換器、濾波器、最大增益為48的可編程增益放大器PGA、6～9位模數(shù)D／A轉換器、電壓比較器等片上資源。

　　2.2無線模塊

　　射頻芯片采用CYRF7936芯片，為40引腳的QFN封裝芯片。工作的ISM頻段為2．4 GHz～2 483 GHz，工作電壓為1．8 V～3．6 V，支持速度為4 MHz的sPI微控制器接口，需外接12 MHz的晶振。

　　CyFi無線射頻技術是Cypress公司2008年底提出的面向嵌人式控制領域的一款低成本＼低功耗、高可靠性的無線射頻解決方案，工作于無許可限制的2，4 GHz［SM頻段。CyFi無線射頻解決方案由PSoC控制核心、無線射頻收發(fā)器和CyFi星型網(wǎng)絡協(xié)議棧組成。PSoC可編程片上系統(tǒng)包含了CyFi星型網(wǎng)絡協(xié)議棧預配置固件用戶模塊，并以源代碼的形式提供了全部應用程序的接口，總共只需8個API指令便能完成設計。CyFi收發(fā)器輸出功率高達＋4 dBm，接收靈敏度高達－97 dBm，能實現(xiàn)跳頻傳輸和DSSS調制抗干擾，并能根據(jù)鏈接管理需求，自動調節(jié)傳輸數(shù)據(jù)速率，以1 Mbis、250 kb／s或125 kb／s的速率進行通信。

　　2.3傳感器模塊

　　本設計中位移子節(jié)點采用巖土工程監(jiān)測中常用的數(shù)字容柵式位移傳感器MS50，其分辨率為0．01 mn1，精度為±0 03 min，電子容柵式位移傳感器MS50的輸出信號如圖2所示，分為CLK和DATA兩路信號進行傳輸⊙由示波器檢測輸出信號可知：信號的頭尾為標志位，且為4位高電平值。位移傳感器MS50每250 Ins傳輸一幀48位的數(shù)據(jù)包，這個數(shù)據(jù)包由各分為24位的兩組數(shù)據(jù)組成。其中，后一組數(shù)據(jù)為前一組數(shù)據(jù)減去基準零值后的差值，即為前一組數(shù)據(jù)的倒相輸入。

　　圖2位移傳感器輸出信號格式

　　MS50傳感器的輸出時鐘頻率為90 kHz，出現(xiàn)標志位后，時鐘信號第一次有電平向下跳變時，開始讀取數(shù)據(jù)信號上的信息，直到尾部標志位出現(xiàn)為止。采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過轉換后，輸出DATA和CLK兩個信號，供CY8C24894讀取。