基于STM32和GSM的遠程遙控定時開關裝置

2．1 處理器單元
主控制器的處理器單元選用意法半導體公司新STM32F103RBT6芯片，它是基于ARM公司推出的V7平臺的Cortex—M3內核的32位處理器。該處理器芯片具有64個引腳、51個IO口、128 kB Flash、20 kBSRAM、3個串口、2個SPI接口、1個CAN總線和1個USB接口。芯片的數據處理能力為1．25 dMi／s·MHz，在72 MHz的工作頻率下，工作電流為36 mA，待機時下降到2 mA，是目前32位處理器市場上功耗最低的產品。其售價接近51系列單片機的市場售價，但它的數據處理能力卻幾乎媲美DSP，較高的性價比，使其具有較好的發展前景。
STM32主控芯片內部包含實時時鐘(RTC)。RTC是一個獨立的定時器，該模塊擁有一組連續計數的計數器，再配合相應的軟件設置，就可似提供時鐘日歷的功能，并支持掉電保護，通過修改計數器的值來重新設置系統當前的日期和時間。設計中，定時開關的定時時鐘功能可以依靠RTC來完成，因此主控制器只需利用STM32F103RBT6自帶的RTC模塊就能夠滿足設計要求。控制分機系統的處理器單元采用價格低廉的STC89 C52單片機，該芯片的資源足以滿足控制分機系統的設計要求。
2. 2 GSM模塊TC35
作為系統設計中遠程控制部分的核心，GSM通訊模塊選用了性價比高，并且已經擁有國內的無線電設備入網證的西門子TC35系列模塊。T C35是西門子公司推出的GSM模塊，它支持雙頻和標準的AT指令集。TC35模塊通過配套的天線連接器和接口連接器，可分別與天線和SIM卡讀卡器連接，并通過串口與處理器芯片連接。

TC35模塊電路如圖4所示，共有40個引腳，通過一個ZIF(Zero Insertion Force)連接器引出，這40個引腳可以劃分為5類，即電探、SIM卡、數據輸入／輸出、音頻接口和控制。TC35模塊的數據輸入／輸出接口是一個串行異步收發器，符合ITU—T RS232接口標準，波特率在300 bit．s-1～115kbit·s-1范圍內可選，利用AT命令切換操作模式，可以使它處于數據、語音、短消息或傳真模式。TC35模塊的短信功能支持TEXT和PDU兩種模式，設計使用TEXT模式來收發短信息。
2．3 nRF24L01+無線收發模塊
系統設計中的另一個重要組成部分，就是用于主控制器和控制分機之間進行通信的無線數據傳輸模塊，該部分選用nRF24L01+系列無線收發模塊。nRF24L01+是nRF24L01的加強型，兩者在引腳上完全兼容，它工作在2．4～2．5 GHz ISM頻段，內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊，并且融合了增強型ShockBurst技術，具有成本低、功耗小、網絡結點多等特點。在使用PCB制板天線時，nRF 24L01+的通信距離一般可達100 m，而使用配套的加長天線后，通信距離還有較大提升。
根據設計要求，系統采用PCB制版天線的nRF24L01+模塊。在主控制器系統中，nRF24L01+模塊與STM32F103RBT6處理器使用SPI口通信協議；對于控制分機部分，則利用STC89C52單片機的普通IO口模擬SPI時序與nRF24L01+模塊完成通信。