基于FPGA和ZigBee的无线数据采集系统

王 涛,王紫婷,刘文博

（兰州交通大学电子与信息工程学院,甘肃 兰州,730070）

0 引言

应用ZigBee技术和FPGA技术所研制的无线数据采集系统,克服了传统数据采集系统的缺点。目前比较实用的短距离无线通信技术包括红外、蓝牙技术以及IrDA 技术等等.综合考虑硬件设计复杂度、接口方式、开发周期、开发成本以及通信距离等因素。设计采用ZigBee技术来实现数据的无线传输。采用EP1C3T144C6来完成整个系统的控制和数据采集功能,性能大大优于传统的单片机控制数据采集系统。实验结果证明,该系统操作简单,工作稳定可靠,具有广阔的应用前景。

1 系统总体设计

由Zigbee各节点采集数据并传输至Zigbee基站,基站和FPGA之间应用串口进行通信,再将数据传送到FPGA,FPGA作为整个系统的核心控制部分,完成整个系统的数据处理和控制。如图1是系统的整体结构图。

图1 系统整体结构图

2 硬件设计

2.1 FPGA部分

1）FPGA配置

FPGA上电以后会有3个状态,首先进入配置模式(Configuration),将编程文件载入器件,在最后一个配置数据载入到FPGA以后,进入初始化模式(Initialization),这个过程中复位各类寄存器,为正常工作做准备。当初始化完成以后,随即进入用户模式(User-Mode)。在配置模式和初始化模式下FPGA的用户I/O处于高阻态(或者内部弱上拉状态),当进入用户模式时,用户I/O就将按照所设计的功能正常工作。

系统在设计中既保留了JTAG配置方式,又保留了AS配置方式,硬件配置电路图分别如图2和图3所示。在JTAG配置方式下,TCK需要下拉到地,只接一个1kΩ下拉电阻就能满足要求……