无线传感器开发系统的设计及实现

3 开发板软件设计
　　
3．1 上位机程序设计
　　
用C++ Builder 6．0编写上位机程序，制作了用户操作界面，并将不同编译系统生成的多种目标文件格式转换成上、下位机约定的文件格式，传送给下位机。
　　
为提高向ATMELGAl28L的FLASH和E2PROM写代码的效率和便于从E2PROM向FLASH写代码，上位机传送给下位机的代码采用图4所示的格式。

　　
图4中，地址指该段代码要写入FLASH的初始地址，包括2字节的页地址和l字节的页内地址；序列号表示该段代码是全部代码中的第几段；长度指该段代码的字节数，不包括地址和序列号。每一地址段代码都采用表2的格式。
　　
上位机程序支持的目标文件格式有：TinyOS、AVRGCC和IAR生成的Intel hex文件。Intel hex是Intel公司提出的一种文件标准，是最常用的目标文件格式之一。上位机程序还支持TI(德州仪器)公司提出的msp430-txt格式，该格式及说明如表2所示。

　　
上位机程序将不同编译系统生成的不同格式的目标文件转换成图4所示的格式，再发给下位机。上位机操作界面提供了各种命令按钮，用户点击命令按钮后，上位机即按制定的该命令模式处理协议发送命令和数据。在传送文件时，为确保数据传送不出差错，采用了停止-等待传输协议。上位机发送约定长度的数据后停止发送，等接收到下位机发来的确认标志后再开始发送。上位机总程序框图如图5所示。

　　
3．2 下位机程序设计
　　
下位机接收上位机的命令，完成读写FLASH、E2PROM、镇定位、熔丝位和USB口使用权的切换等功能。由于实现的功能较多，采用了模块化、自下向上的结构化设计方法。首先按照ATMELCAl28L数据手册提供的SPI编程算法，用C语言实现了读写FLASH、锁定位和熔丝位等模块。
　　
程序设计的一个难点是将接收的上位机发送的文件写入FLASH或E2PROM，因为涉及到接收数据和写FLASH或EZPROM的交互。解决方法是采用停止一等待传输协议进行数据传送。下位机开辟约定数量的缓冲区，利用中断接收上位机数据至缓冲区满，处理完缓冲区数据后发送确认标志，上位机收到确认后再开始下一次发送。
　　
按制定的协议写ATMELGA128L的FIASH的流程图如图6所示。

　　
写EZPROM与写FLASH类似，只是要将接收的地址、序列号、长度也写入E2PROM。代码在E2PROM中存放时仍保持表2所示的格式，即段初始地址、序列号、该段长度、数据的格式，以便将E2PROM中存储的代码写入FLASH。
　　
编写下位机程序时，依据各模块分别用子函数实现、模块间接口清晰、主程序简单的原则，实现了读写FLASH和E2PROM、读写锁定位和锁定位、从 E2PROM写FLASH等几大模块，主函数接收到命令调用相应模块即可。当按下中断按钮时，中断程序先检测FLASH连接，如果检测成功，则调用从 E2PROM写FLASH模块；否则红灯闪烁指示操作失败。
　　
使用本文设计的开发板对节点下载程序，程序运行正常，节点间通信状态良好，且功耗低，实现了预计的功能并满足性能要求。
　　
从设计过程和使用可以看出，本开发系统具有以下优点：
   
(1)节点功耗低，体积小，射频芯片灵敏度高；
   
(2)节点通用性好，可以连接多种传感板；
   
(3)开发工具用户界面友好，支持多种目标文件格式；
   
(4)代码可存储在E2PROM中，需要下载时按下按钮便写入FLASH，配置节点方便。
　　
本文所设计的传感器开发系统便于研究者做更深入的实践研究，推动了传感器更广泛的应用。