WIFI时钟SD2431ALPI在仪器仪表中的应用

作者  张亚锋  深圳市兴威帆电子技术有限公司(广东 深圳 518041)

张亚锋(1993-)，男，工程师，研究方向：无线网络通信系统和时间服务器。

摘要：本文主要介绍了WIFI模块在仪器仪表中的应用。加入了SD2431ALPI模块的仪器仪表通过连接无线路由器可以实现与手机APP或PC端的通信。在此局域网内，通过软件系统控制仪器仪表进行测量操作，并将测量数据实时返回手机端或PC端。该设计使得工业测量更加智能和便捷。

引言

无线网络已经成为工业智能化、生活便捷化不可缺少的组成部分，也是未来科技发展的趋势。而频率测量是电子工业中极其重要的一步，普通的频率计测量和记录数据操作很繁琐，使用了WIFI模块SD2431ALPI的频率计可以在PC端或手机移动端通过软件远程控制频率计进行测量，实时记录测量数据，绘制时间频率变化曲线，更好地对测试数据进行分析和评估。

1 WIFI模块SD2431ALPI

1.1 模块简介

SD2431ALPI是一种具有内置WIFI网络校时电路、晶振、I²C串行接口的高精度实时时钟模块，MCU可使用该接口通过6位地址来寻址读写片内64字节的数据，还可以通过该接口来收发网络数据。该模块内置充电电池，在电池充满电的情况下可保证内部时钟运行时间超过半年，累计电量超过550mAh，电池使用寿命为5～8年。

1.2 SD2431ALPI硬件实现

(1)参考电路如图1所示;

(2)SD2431ALPI管脚功能表如表1所示。

1.3 SD2431ALPI时钟功能

MCU通过I2C接口读取SD2431ALPI内部实时时钟数据。SD2431ALPI在无网络校时的情况下，时钟精度为±5ppm(在25±1℃下)，即年误差小于2.5分钟;SD2431ALPI在有网络的情况下，可通过内部的网络校时功能，保证时钟误差为100ms，能满足一些对时钟精度要求较高且不希望人工校时的场合;建议每天对SD2431ALPI进行一次网络校时。

SD2431ALPI通过连接香港天文台服务器Daytime端口获得标准UTC时间。本模块的Daytime服务是基于TCP的应用，服务器在TCP端口号13侦听，一旦有连接建立就返回ASCII形式的日期和时间数据，在传送完之后关闭连接。SD2431ALPI收到时间数据之后检测字符串是否有“UTC”以判断时间格式是否准确。然后将时间信息转换成RTC芯片识别的格式对SD2431ALPI内部时间进行校正。

2 SD2431ALPI的软件设计

2.1 SD2431ALPI配置指令

开启I2C总线之后，首先打开WIFI模块的网络传输功能(SD2431ALPI内部无线网络功能的器件地址是0x74)，配置指令如图2。

接着配置需要连接的SSID(无线接入点名称)与密码，用户在不更改SSID与密码的情况下只需配置一次网络连接指令信息。配置指令如图3所示。

识别码“U”后面传输SSID与密码，例如：+U“ABC”，“12345678”。下一步，需要配置无线的传输协议类型。与网络连接的配置类似，配置指令如图4所示。

传输的格式是先传协议类型(UDP/TCP)，再传输IP地址，最后传输端口号。只有网络传输配置的网络协议类型(UDP/TCP)与IP地址需要使用引号引起来，而端口号不需要使用引号。传输方式、IP地址、端口号需要使用逗号隔开。例如：“TCP”，“172.27.35.4”，8080，即网络协议类型为：TCP协议，IP地址为：172.27.35.4，传输端口号为：8080。

2.2 SD2431ALPI与MCU的通信

(1)SD2431ALPI与MCU的通信流程图如图5所示。

(2)通信程序：

void send_data_wifi(uchar *ssid,uchar num) //MCU向WIFI模块发送数据

{

uchar i;

start();

writebyte(0x74);

respons();

writebyte('+');

respons();

writebyte('D');

respons();

for(i=0;i

{

writebyte(*ssid++);

respons();

}

stop();

}

uchar read_wifi_data()//MCU读取来自WIFI模块的数据

{

uchar date;

uchar recnt;

start();

writebyte(0x75);

respons();

for(recnt=0;recnt<22;recnt++)

{

date=readbyte();

wifi_data[recnt]=date;

if(date)

{

ack();

}

else

{

no_ack();

stop();

return(recnt);

}

}

3 SD2431ALPI在频率计中的应用

3.1 频率计SD5016A

SD5016A是深圳市兴威帆电子技术有限公司设计生产、内置SD2431ALPI模块并具无线上网功能的高精度频率计。该频率计采用高性能、高精度的恒温晶振作为基准频率，频率精度高达10-7;频率测量范围为5mHz～100MHz，幅度为1～12V，可对正弦波、三角波、矩形波进行频率、周期、PPM测量;具有RS232串行接口，可以与外部设备进行数据通信。

3.2 系统原理以及硬件电路图

频率计与手机APP连接到同一个局域网内，通过串口助手给MCU发送连接命令及路由器账号和密码，MCU先通过I2C总线发送给SD2431ALPI，从而实现频率计连接到无线网，接着向SD2431ALPI发送手机APP的IP地址和端口号，实现APP与SD2431ALPI的连接。而