概述
本文檔介紹的無線停車場檢測系統(tǒng)方案基于Energymicro公司的32位Cortex-M3內(nèi)核的超低功耗微控制器EFM32與美新公司的高集成度MMC3282傳感器，能夠充分發(fā)揮EFM32的超低功耗與高運算能力的特點及MMC3282高精度的測量能力；它將成為低功耗無線停車場檢測方案中的最優(yōu)之選。
系統(tǒng)框架
無線停車場檢測系統(tǒng)的框架如圖 1所示，無線停車場檢測系統(tǒng)包括超低功耗微控制器EFM32TG110F32、地磁傳感器MMC3282、2.4G低功率無線數(shù)傳模塊以及系統(tǒng)供電部分。系統(tǒng)通過地磁傳感器檢測地磁信號得到相應的數(shù)據(jù)， 然后由微控制器通過相應的算法分析處理地磁信號數(shù)據(jù)，最終通過無線數(shù)傳模塊與其他系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。整個系統(tǒng)可由3.6V鋰電池供電；由于EFM32TG110F32的高處理性能以及各種低功耗外設，再配合超低功耗的地磁傳感器MMC3282與2.4G低功率無線數(shù)傳模塊，整個系統(tǒng)極大地降低了功耗。
無線停車位檢測裝置是無線智能停車場管理的一部分，它安裝在車位的特定位置，一旦有車停放，地磁傳感器通過檢測汽車的磁場變化來判斷車輛的停放和離開，同時將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過MCU的處理，通過RF的傳輸給無線節(jié)點控制器，在傳輸至控制終端，這樣可以通過控制終端引導和分流進入停車場的車輛更加快捷尋找到空閑車位。
圖 1 無線停車場檢測方案框圖
硬件設計
1、主控制器電路部分
無線停車場檢測系統(tǒng)采用EFM32TG110F32做為主控制器，該控制器采用ARM公司的32位的Cortex-M3內(nèi)核，比傳統(tǒng)的8位、16位單片機具有更高的處理性能與代碼密度以及更低的功耗。
EFM32TG110F32具有EM0-EM4共5種低功耗模式。在EM2的低功耗模式下，微控制器仍具有LEUART、LETIMER及LESENSE的通信或控制功能，而功耗僅需900nA。而且它具有靈活的喚醒方式和自主工作的PRS系統(tǒng)，可以由外部I/O、I2C通信接口、LEUART通信信號等等方式喚醒。主控制器的硬件電路設計如圖2所示。
圖2 主控制器電路
2、地磁傳感器硬件電路
MMC3282是美新半導體公司推出的3軸地磁傳感器，它集成了地磁信號檢測與地磁信號數(shù)據(jù)處理的功能，并將最終包含14位數(shù)據(jù)位的檢測結(jié)果保存在相應寄存器中，再通過I2C接口與外圍設備進行數(shù)據(jù)交互；MMC3282的地磁測量精度范圍為±8 高斯，可檢測X、Y、Z三軸地磁信號；該傳感器采用LGA（3.0×3.0×1.0mm）的超小封裝，它的供電電壓范圍為2.5V~3.6V，是一款超低功耗地磁檢測產(chǎn)品。
MMC3282的軟硬件設計都非常簡單，其中硬件電路圖的設計如圖3所示。
圖3 MMC3282硬件電路圖
3、,模塊電路
無線傳輸模塊采用華奧通的HAC-LBee/S 低功率無線數(shù)傳模塊，HAC-LBee/S 是一款采用802.15.4 協(xié)議棧的低功率無線數(shù)傳模塊。它的發(fā)射功率 為100mW（20dBm），接收靈敏度為-105dBm (BER=10-2)，HAC-LBee/S使用開放式的頻段，無需申請頻點，載頻頻率為2.4GHz，且具有高抗干擾能力和低誤碼率；HAC-LBee/S的空中傳輸速率高達250kbps，在視距情況下，可靠傳輸距離可達1000m。它的接收電流≤50mA，發(fā)射電流≤160mA，體積小、重量輕,采用單片射頻和 MCU 集成電路，同時所需的外圍電路少，可靠性高，故障率低。它的硬件電路如圖4所示。
在圖4中，ZXM61P03做為開關(guān)管，當PD7為高電平時，無線數(shù)傳模塊的供電引腳相當于斷路，這樣可更加有效的降低系統(tǒng)的功耗。
圖4 無線傳輸模塊電路
4、系統(tǒng)電源
整個系統(tǒng)可通過Power口外接電源對整個系統(tǒng)供電，也可以直接通過板上的3.6V電池對系統(tǒng)進行供電，電路圖如圖5所示。
圖5 系統(tǒng)電源電路
軟件設計
無線停車場檢測系統(tǒng)的軟件可分為3個部分：微控制器與無線數(shù)傳模塊之間的UART通訊、微控制器與地磁傳感器模塊之間的I2C通訊以及分析地磁數(shù)據(jù)的算法。
微控制器EFM32TG110F32的LEUART可工作在EM2低功耗模式，它使用32.768KHz的時鐘，最高通訊波特率為9600baud/s；通過LEUART與DMA的相互配合，整個系統(tǒng)可極大地降低功耗。
地磁傳感器模塊采用I2C通訊接口，MMC3282的器件地址為0x6x，主控制器通過器件地址尋址到傳感器后，通過操作傳感器內(nèi)部控制寄存器0進行數(shù)據(jù)的測量，并可從傳感器內(nèi)部的6個數(shù)據(jù)寄存器中讀取測量的結(jié)果。在讀取到了傳感器采集的地磁數(shù)據(jù)后，主控制器通過相應的算法對地磁數(shù)據(jù)進行分析，并可將最終的結(jié)果通過無線數(shù)傳模塊發(fā)送給其他設備。
為了控制功耗，系統(tǒng)在沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候，可通過相應引腳關(guān)閉無線傳輸模塊的電源，從而更有效的降低整個系統(tǒng)的功耗。
方案優(yōu)勢
基于EFM32TG110F32與MMC3282等實現(xiàn)的無線停車場檢測系統(tǒng)具有的優(yōu)勢包括：
1、相對于傳統(tǒng)的8位、16位單片機，EFM32TG110F32以Cortex-M3為內(nèi)核，具有更強運算處理能力，使整個系統(tǒng)的性能得到提升；
2、EFM32TG110F32與MMC3282均具有低功耗的優(yōu)勢，綜合使得整個系統(tǒng)的功耗更低，增長系統(tǒng)的電池壽命，間接降低了整個系統(tǒng)對于電池的需求成本；
3、EFM32TG110F32集成了DMA、LEUART以及I2C等低功耗功能模塊，同時它的Flash可用于數(shù)據(jù)存儲功能，使得整體方案的外圍元件減少，降低方案成本。
總結(jié)
綜述上文，以EFM32TG110F32為主控MCU，MMC3282為關(guān)鍵檢測元器件而設計的無線停車場檢測系統(tǒng)，充分地發(fā)揮了EFM32TG110F32的高性能、低功耗、良好集成度的特點，同時結(jié)合MMC3282易開發(fā)、高集成以及低功耗的優(yōu)勢，使得它將成為無線停車場檢測方面的最佳選擇。
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