1. 引言

目前仪器设备多数采用 RS232 接口与计算机通信,但是随着计算机技术的发展,支持热插拔的 USB 标准接口将取代 RS232 接口,因此计算机将越来越少配置甚至不配置 RS232 接口。


RS232 接口与 USB 接口虽然都属于串行接口,但它们的数据格式、通信协议、信号电平以及机械连接方式则不同。这样计算机不能控制现有仪器设备,解决这一问题就得把现有的仪器设备的 RS232 接口转换成 USB 接口。实现这种转换可以采用 USB/RS232 桥接器件如 CP2102,CP2103 进行设计,计算机通过 USB 接口虚拟一个 RS232 接口,与传统设备器件连接,设备对计算机接口的形式为 USB 接口。

 

2. 无线数据通讯终端系统的接口设计

无线数据通讯终端系统系统包括:CP2102USB 转 RS232 模块,STM32F103C6T6 控制模块,NRF2401+无线发送模块。结构框图如图 1 所示:

 

 

3. 无线数据通讯终端系统的选型

Silicon Laboratories 公司推出的 USB 接口与 RS232 接口转换器 CP2102/CP2103 是一款高度集成的 USB-UART 桥接器,提供一个使用最小化元件和 PCB 空间来实现 RS232 转换 USB 的简便解决方案。如图 2 所示,CP2102/CP2103 包含了一个 USB 功能控制器、USB 收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的异步串行数据总线(UART),采用 5×5mm MLP-28 的封装。

 

 

P2102/CP2103 作为 USB/RS232 双向转换器,一方面可以从主机接收 USB 数据并将其转换为 RS232 信息流格式发送给外设;另一方面可从 RS232 外设接收数据转换为 USB 数据格式传送至主机,其中包括控制和握手信号。

 

通过编程设置 UART,支持各种数据格式和波特率。在 PC 机的 COM 端口编程设置 UART 的数据格式和波特率。表 1 为其数据格式和波特率。

 

 

NRF24L01+模块无线数据收发模块,采用 Nordic 公司的 nRF24L01+高性能无线射频芯片,以 2.4GHz 的无线频段进行无线数据传输,保证了高速通信质量,并且可以在无线通信协议上实现严格的数据校验机制,保证数据的可靠通信。NRF24L01+模块可进行本机地址和发送地址的配置,可以选择频道(0-127)从而实现频率的设置,实现多各电子系统的数据传输,即可实现设备和设备之间的无线数据传输,实现方便,简单。

 

4. 无线数据通讯终端系统的的硬件设计

CP2102 的外围设计如图 3 所示,主控制器电路如图 4 所示。

 

 


5. 无线数据通讯终端系统调试

PC 端软件设计界面如图 5 所示。

 

 

6. 结束语

本方案利用 USB 转 UART 技术,结合无线技术,为 PC 与远端设备数据通讯提供了一个简单实用的设计方案,减少了开发时间,降低了开发成本,简化了外设口,为外设提供了 5V 电源,可用于数据传输和信号控制;并为数据无线应用系统的开发和学习提供了一种便捷而廉价的方法。