一种基于PSoC的无线静载仪采集系统的设计

                                         图2位移传感器输出信号格式

MS50传感器的输出时钟频率为90 kHz，出现标志位后，时钟信号第一次有电平向下跳变时，开始读取数据信号上的信息，直到尾部标志位出现为止。采集到的数据经过转换后，输出DATA和CLK两个信号，供CY8C24894读取。

压力子节点采用的是MPM480压阻式压力传感器，供电电源为15 V～28 V，输出为模拟信号4 mA～20mA。由于CY8C24894内部含有可编程增益放大器PGA和模数转换器ADC，所以将压力传感器输出信号转换为电压信号后直接连CY8C24894的模拟输人引脚。接口电路如图3所示。

                                          图3压力传感器接口电路

2．4 总体硬件电路

总体电路由4个位移子节点电路、1个压力子节点电路和1个汇聚节点电路组成。CY8C24894与CYRF7936的连接如图4所示。

                                             图4 CY8C24894与CYRF7936

子节点包括位移传感器子节点和压力传感器子节点两种。CY8C24894读取位移数据后，将位移量保存在数据存储器中，并保持位移量实时更新。当需要传输位移数据量时，CY8C24894控制SPI总线以主设备模式向从设各模式的无线射频模块CYRF7936传输信号，并以无线方式发送出去，SPI模块工作时钟YCI为系统的四分频，即6 MHz。压力传感器子节点输出的是模拟量，因此需要进行A／D转换后才能由控制核心CY8C24894存储和控制射频模块发送。而A／D转换功能使用CY8C24894可编程片上系统自身所带的12位模数转换器，模数转换器在CY8C24894中需要占用2个可编程数字用户模块和1个可编程模拟模块。子节点电路设计如图5所示。

                                                图5子节点电路设训

汇聚节点的硬件设计和子节点的硬件设计类似，但是不再需要前端采集模块。汇聚节点在解析命令后通过SPI总线控制CYRF7936无线射频模块发送命令。在得到回复后将信息再由CYRF7936无线别频模块通过SPI总线传输给控制核心，并最终通过USBUART仿真串口反馈给上位机。汇聚节点电路如图6所示。

                                                 图6汇聚节点电路设计

3 系统软件设计

3.1 子节点软件设计

子节点采集功能分为位移量采集和压力量采集。位移传感器的输出信号在CLK时钟信号出现下跳沿时，开始数据传输，而如果此时出现中断，则会导致位移量采集无法进行，在检测到CLK的标志信号后，应关闭中断，让位移数据采集正常进行，读取完成后对数据进行处理并保存更新，同时再次打开外部中断，等待下一次位移数据的采集，位移量采集流程如图7所示。

                                                图7位移量采集流程

压力采样过程为：首先读取压力传感器的输入信号，并通过CY8C24894内部可编程增益放大器PGA对模拟信号进行放大，对放大后的压力数据进行模数转换，其中模数转换器ADCINC12时钟为VC2，即val的三分频2 MHz。转换完成后，对数据进行处理、保存、更新，压力量采集流程如图8所示。

                                                  图8压力量采集流程

3．2 汇聚节点软件设计

在接到上位机命令后，汇聚节点进行命令解析。当开始读取并更新数据工作时，首先读取汇聚节点在侦测阶段确认的子节点个数和网络标号，按照网络标号开始逐个读取位移量。没有得到回复时，反复二次延时70 ms再次发送读取命令，若还没有回复则工作指示灯熄灭，转向下一个子节点；如果得到回复，则更新原先存储在汇聚节点的该子节点信息并保存，计数器加一，完成后向下一个节点发送读取信息，直到之前侦测得到所有节点全部询问到。当进人传输数据工作时，初始化USBUART功能模块，并打开全局中断。检测需要发送的数据个数，发送数据个数非空时，从读取区读取待发送的数据，并检测发送区是否空闲，当发送准各完毕后，开始数据传输。汇聚节点工作流程如图9所示。