基于USB转UART技术和无线技术实现无线通讯终端系统的设计

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。

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