基于stm32的wifi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 外 ，新的 STM32系列還特別適合側(cè)重低功耗的設(shè)備，如血糖和血脂監(jiān)測(cè)設(shè)備。 STM32F103的 USART接口 USART 接口的引腳描述 表 USART 的引腳描述 引腳名稱(chēng) 類(lèi)型 描述 第二章 ARM 系統(tǒng)的硬件平臺(tái) 5 RX 輸入端口 串口數(shù)據(jù)流入 TX 輸出端口 串口數(shù)據(jù)流出 USART 主要的特性 全雙工的，異步通信 。 2. NRZ 標(biāo)準(zhǔn)格式 。 3. 分?jǐn)?shù)波特 率 發(fā)生器系統(tǒng) 。 4. 可編程數(shù)據(jù)字長(zhǎng) 度 （ 8位或 9位） 。 5. 可配置的停止位 支持 1 或 2個(gè)停止位 。 6. LIN 主發(fā)送同步斷開(kāi)符的 能 力 以及 LIN 從檢測(cè)斷開(kāi)符的能 力 。 7. 單獨(dú)的發(fā)送器和接收器使能位 。 8. 檢測(cè)標(biāo)志 。 9. 校驗(yàn)控制 。 10. 四個(gè)錯(cuò)誤檢測(cè)標(biāo)志 。 11. 10個(gè)帶標(biāo)志的中斷源 。 12. 多處 理 器通信 如果地址 不 匹配，則進(jìn)入靜默模式 。 13. 從休眠 模式中喚醒 。 數(shù)據(jù)發(fā)送與接收過(guò)程 在接收時(shí)，接收到的數(shù)據(jù)被存放在一個(gè)內(nèi)部的接收緩沖器中；在發(fā)送時(shí)，在被發(fā)送之前，數(shù)據(jù)將首先被存放在一個(gè)內(nèi)部的發(fā)送緩沖器中。 對(duì) SPI_DR 寄存器的讀操作，將返回接收緩沖器的內(nèi)容寫(xiě)入 SPI_DR 寄存器。處理數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收， 當(dāng)數(shù)據(jù)從發(fā)送緩沖器傳送到移位寄存器時(shí)，設(shè)置 TXE標(biāo)志 (發(fā)送緩沖器空 )，它表示內(nèi)部的發(fā)送緩沖器可以接收下一個(gè)數(shù)據(jù)；如果在SPI_CR2 寄存器中設(shè)置了 TXEIE 位，則此時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷；寫(xiě)入 SPI_DR 寄存第二章 ARM 系統(tǒng)的硬件平臺(tái) 6 器即可清除 TXE 位。 注：在寫(xiě)入發(fā)送緩沖器之前，軟件必須確認(rèn) TXE 標(biāo)志為‘ 1’，否則新的數(shù)據(jù)會(huì)覆蓋已經(jīng)在發(fā)送緩沖器中的 數(shù)據(jù)。第三章 WiFi 技術(shù)及模塊概述 7 第三章 WiFi技術(shù)及模塊概述 WiFi技術(shù)概述 802． 11 協(xié)議是 IEEE 802r 作組定義的第一個(gè)被國(guó)際認(rèn)可的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)協(xié)議。跟傳統(tǒng)的有線(xiàn)局域網(wǎng)相比，基于 WiFi協(xié)議 的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)具有可移動(dòng)性，動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和易搭建的特點(diǎn)．因此用戶(hù)可以根據(jù)需求和環(huán)境選擇合適的局域網(wǎng)技術(shù)來(lái)構(gòu)造自己的網(wǎng)絡(luò)。 WiFi 網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu) 802． 11協(xié)議的規(guī)定了 WiFi的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括物理層、介質(zhì)訪(fǎng) 入控 制層 (1IAc層 )及邏輯鏈路控制層 (LLJc層 )。其三層結(jié)構(gòu)可如圖 2． 1所示。 (Logical Link Control) MAC FHSS DSSS PHY IR/DSSS PHY OFDM PHY DSSS/OFDM 11Mbit/s 54Mbit/s 5GHZ 54Mbit/s 5GHZ WiFi 網(wǎng)絡(luò)的操作模式 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)定義了兩種基本操作模式： Infrastructure 模式和 Adhoe自組網(wǎng)絡(luò)模式。 （ 1） Infrastructure 模式 Infra,也稱(chēng)為基礎(chǔ)網(wǎng)，是由 AP 創(chuàng)建，眾多 STA 加入所組成的無(wú)線(xiàn)網(wǎng) 絡(luò)，這種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是 AP是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中心，網(wǎng)絡(luò)中所有的通信都通過(guò) AP 來(lái)轉(zhuǎn)第三章 WiFi 技術(shù)及模塊 概述 8 發(fā)完成 。 圖 31 Infrastructure 模式的結(jié)構(gòu) （ 2） ad hoc 自組網(wǎng)絡(luò)模式 Adhoc， 也稱(chēng)為自組網(wǎng)，是僅由兩個(gè)及以上 STA 自己組成，網(wǎng)絡(luò)中不存在 AP，這種類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)是一種松散的結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中所有的 STA 都可以直接通信。 圖 Ad hoc 模式 WiFi模塊介紹 WiFi技術(shù)的公開(kāi)，廠(chǎng)商進(jìn)入該領(lǐng)域門(mén)檻較低，目前市場(chǎng)上有很多品牌的 WiFi開(kāi)發(fā)模塊。為了實(shí)現(xiàn)方便，我選擇了一個(gè)開(kāi)發(fā)文檔豐富的 WiFi 模塊。該模塊由成都比特電子科技設(shè)計(jì)有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為 WIFIM03。該模塊是一款專(zhuān)為帶有 UART 接口平臺(tái)設(shè)計(jì)的網(wǎng)卡模塊，符合 標(biāo)準(zhǔn)，可采用插針借口的方式與主機(jī)相連。 WIFIM03 網(wǎng)卡模塊應(yīng)用于帶有 UART 接口的設(shè)備環(huán)境中，符合 STM32接口的要求。目前該產(chǎn)品已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于無(wú)線(xiàn) POS 機(jī)、公交卡等系統(tǒng)中。 第三章 WiFi 技術(shù)及模塊 概述 9 WIFIM03 接口特性如下： a. 雙排（ 2 x 4）插針式接口 b. 支持波特率范圍： 1200~115200bps c. 支持硬件 RTS/CTS 流控 d. 單 供電 模塊硬件結(jié)構(gòu) 圖 32 WiFi 與串口硬件連接圖 模塊提供雙列直插 8針引腳，其中外側(cè)一排（ 5~8）引腳為必須連接，如上 圖所示，而且這些引腳完全兼容單排 4針接口。內(nèi)側(cè)一排（ 1~4）為可選功能引腳，連接如上圖所示。其各端口功能如下： 第三章 WiFi 技術(shù)及模塊 概述 10 模塊工作模式 WIFIM03 模塊內(nèi)置無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、 協(xié)議棧以及 TCP/IP 協(xié)議棧，具有兩種工作模式，分別是正常啟動(dòng)模式和配置啟動(dòng)模式。 a. 正常啟動(dòng)模式 在正常啟動(dòng)模式下，模塊的串口始終工作在透明數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，因此用戶(hù)只需把 它看做一條虛擬的串口線(xiàn)，按照使用普通串口的方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)就可以了。所有通過(guò)串口接收到的數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上，同樣，從網(wǎng)絡(luò)上接收到的數(shù)據(jù)，模塊也都原樣從發(fā)送到串口上。 模塊的 nCTS/MODE/GPIO 引腳進(jìn)行了內(nèi)部下拉，當(dāng)用戶(hù)將其懸空，模塊即可自動(dòng)進(jìn)入正常啟動(dòng)模式。在正常啟動(dòng)模式下，系統(tǒng)根據(jù)配置參數(shù)中預(yù)設(shè)的工作模式（自動(dòng) /命令模式）運(yùn)行。該引腳（引腳 2）在模塊上電復(fù)位階段用來(lái)進(jìn)行啟動(dòng)模式選擇，時(shí)序如下圖所示。 圖 33 正常啟動(dòng)模式 b. 配置模式 在啟動(dòng)配置模式下，系統(tǒng)忽略配置參數(shù)中預(yù)設(shè)的工作模 式參數(shù)，強(qiáng)制進(jìn)入 AT+命令模式，此模式通常用于使用配置管理程序進(jìn)行參數(shù)修改及功能測(cè)試。此工作模式下，模塊根據(jù)用戶(hù)通過(guò)串口下發(fā)的指令進(jìn)行工作，用戶(hù)可以通過(guò)指令對(duì)模塊進(jìn)行完全的控制，包括修改配置參數(shù)、控制聯(lián)網(wǎng)、控制 TCP/IP 連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)取＿@是一高級(jí)的使用方式，也是對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)最為靈活的使用方式。用戶(hù)可以通過(guò)指令任意控制無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接、斷開(kāi)，也可以同時(shí)創(chuàng)建多個(gè)不同類(lèi)型的 TCP/IP 連接，并保持通信。 nCTS/MODE/GPIO 引腳（引腳 2）在模塊上電復(fù)位階段用來(lái)進(jìn)行啟動(dòng)模式選擇，時(shí)序如下圖所示。 圖 34 配置模式 第四章 硬件模塊設(shè)計(jì) 11 第四章 硬件模塊設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)模塊包括兩個(gè)個(gè)部分分別為 STM32 開(kāi)發(fā)平臺(tái)和 WiFi 模塊。相互之間的。聯(lián)系及架構(gòu)如下 圖所 : 圖 41 系統(tǒng)模塊框圖 WiFi 模塊工作流程 模塊的工作流程包括注冊(cè)和數(shù)據(jù)的發(fā)送請(qǐng)求等，發(fā)送數(shù)據(jù)和接受數(shù)據(jù)的工作流程如圖所示： 從圖中，對(duì)于發(fā)送數(shù)據(jù)的流程，模塊開(kāi)啟后，首先通過(guò) WiFi 模塊尋找、連接網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)連接到網(wǎng)絡(luò)時(shí)，主動(dòng)向服務(wù)器發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求，注冊(cè)完后便可以根據(jù)上層 的需要進(jìn)行呼叫親求了，建立呼叫鏈接后，移動(dòng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)就會(huì)開(kāi)始等待上層的數(shù)據(jù)，直到接收到數(shù)據(jù)，由 STM32 將數(shù)據(jù)封裝后由 WiFi 模塊發(fā)送給服務(wù)器。重復(fù)等待動(dòng)作直到通信結(jié)束為止。對(duì)于接收過(guò)程，與發(fā)送送過(guò)程相似，只是對(duì)于數(shù)據(jù)的處理，與發(fā)送過(guò)程正好相反。 STM32 串口 WiFi模塊 LCD 顯示 無(wú)線(xiàn) AP 天線(xiàn) 天線(xiàn) SST25VF080 第四章 硬件模塊設(shè)計(jì) 12 圖 41 數(shù)據(jù)發(fā)流程 圖 42 數(shù)據(jù)接收流程 模塊電路 電源設(shè)計(jì) 電源引腳連接圖如下： C8103C9103C10103C11105GND3V3BatteryCR1220 holderC71uFC12104NC73VDD_150VDD_275VDD_3100VDD_428VDD_511VDDA22VSS_149VSS_274VSS_399VSS_427VSS_510VSSA19Vbat6U1B STM32F103VCT6第四章 硬件模塊設(shè)計(jì) 13 圖 43 電源引腳連接圖 VDD1/2/3/4/5， VDDA 供電電源范圍在 ,VBAT (備份操作電壓 )在 之間。采用穩(wěn)壓芯片 AMS1117,該器件固定輸出版本電壓輸出值有, 本設(shè)計(jì)選用 。 VDD 引腳必須連接外部未定電容器（五個(gè) 100nF 的陶瓷電容器和一個(gè)鉭制電容器 ， ） 。 備份寄存器的電源采用 CR1220 電池單獨(dú)供電，防止板子掉電時(shí)，備份寄存器中的數(shù)據(jù)丟失。 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 引腳連接如右圖： R1110K 5%C17105RESETNRSTVCCGND 圖 44 復(fù)位引腳圖 復(fù)位電路的功能是完成系統(tǒng)的上電復(fù)位和系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的按鍵復(fù)位功能。復(fù)位電路采用簡(jiǎn) 單的、常見(jiàn)的 RC 復(fù)位電路即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。當(dāng)復(fù)位按鍵為按下時(shí)，電容將電路斷開(kāi)，此時(shí) NRST 線(xiàn)接的是高電平。不能復(fù)位。當(dāng)按鍵按下以后，電容放電，電容兩端的電壓逐漸降低為零，實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。 晶振電路設(shè)計(jì) 需要提供的外部時(shí)鐘源有 HSE 和 LSE。 HSE 采用 8MHz 的外部晶振，有點(diǎn)在于能產(chǎn)生非常精確的主時(shí)鐘。 LSE 是 的低速外部晶體或陶瓷共鳴器。能為實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供低速，精確的時(shí)鐘源。 第四章 硬件模塊設(shè)計(jì) 14 調(diào)試接口 J100 1 3 5 7 924681011 1213 1415 1617 1819 20VCC33PB4_TRSTPA15_TDIPA14_TCKPA13_TMSPB3_TDO+5V GNDnRST 圖 45 TRST:測(cè)試復(fù)位輸入信號(hào)，低電平有效。 TDI:JTAG 指令和數(shù)據(jù)寄存 器器的串行數(shù)據(jù)輸入 TMS:TAP 控制氣的模式輸入信號(hào) TDO:JTAG 指令和數(shù)據(jù)寄存器器的串行數(shù)據(jù)輸出 TCK:JTAK 調(diào)試時(shí)鐘 LCD模塊 原理圖 1 23 45 67 89 1011 1213 1415 1617 1819 2021 2223 2425 2627 2829 3031 3233 3435 3637 3839 40J102LCDPD9_DB16 PD10_DB17PD7_LCD_CS PD11_LCD_RSPD5_LCD_WRPD6_BUSYPD12_NAND_ALEPE0_TC_S PE1PE2 PE3PD4_LCD_RDPD13_LCD_INT0PE10_DB07PE12_DB11PE14_DB13PD8_DB15PE8_DB05VCC33GNDPD3_LCD_BLPD14 _DB00 PD15_DB01 PD0_DB02PE7_ DB04PE9_DB06PE11_DB08PE13_DB10PE15_DB14PD15 DB03PD2_LCD_RSTTFT+ 觸摸屏接口PB14_SPI2_MISOPB15_SPI2_MOSIPB13_SPI2_SCK 圖 46 圖 46 中液晶顯示模塊引腳功能描述： DB00DB17 數(shù)據(jù)線(xiàn) CS 片選信號(hào)線(xiàn) RS：命令 /數(shù)據(jù)標(biāo)志 RST 硬復(fù)位 TFTLCD 第四章 硬件模塊設(shè)計(jì) 15 RD：從 TFTLCD 讀數(shù)據(jù) WR：向 TFTLCD 寫(xiě)入數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)模塊 原理圖 FLASH 芯片采用的是 SST25VF080，其引腳連接如圖 U301PB8_SPI2_CSPB13_SPI2_SCKPB14_SPI2_MISOPB15_SPI2_MOSIVCC33_MEMGNDVCC33_MEM/CESOWPGND SISCK/HOLDVCC 圖 47 CE:芯片使能端 SI：串行數(shù)據(jù)輸入 SO：串行數(shù)據(jù)輸出 WP：寫(xiě)保護(hù) HOLD:保持 VDD:電源 VSS：接地端 功能描述 存儲(chǔ)從串口讀取的數(shù)據(jù)，用作 TFTLCD 的緩沖區(qū)。 FLASH 容量 1Mbyte，因字庫(kù)裝載在 FLASH 中占用前 756KByte。可以讀寫(xiě)的區(qū)域只有 244KByte。可以將 0X40000H0XFFFFFH 作為報(bào)文存儲(chǔ)空間。第五章 軟件設(shè)計(jì)