5.2 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA GSM MODULE
Hình 38.Sơ đồ khối GSM module
KHỐI ĐIỀU KHIỂN VÀ GIAO TIẾP
Sử dụng chíp điều khiển ARM STM32F103 của hãng STMicroelectronic. Thực hiện việc điều khiển các thiết bị và đảm nhận việc giao tiếp giữa Module GSM và máy tính. Khối này sẽ nhận dữ liệu từ máy tính thông qua giao tiếp USB sau đó xử lý dữ liệu để thực hiện yêu cầu, nếu là tín hiệu điều khiển thiết bị khối này sẽ thực hiện việc điều khiển thiết bị qua các cổng I/O. Nếu là tín hiệu điều khiển từ Module GSM thì khối sẽ xử lý và đưa ra lệnh AT tương ứng để điều khiển Module GSM qua cổng USART, và nhận phản hồi từ Module GSM để thực hiện yêu cầu điều khiển thiết bị hoặc gửi lên máy tính.
KHỐI GSM Modem SIM300CZ
Khối sử dụng module SIM300CZ của hãng SIMCom. Khối thực hiện chức năng giao tiếp với mạng điện thoại di động và mạng di động nhóm thực hiện sử dụng là mạng Viettel. Module GSM này sẽ thực hiện việc nhận và gửi tin nhắn SMS, nhận cuộc gọi đến và phát sinh cuộc gọi đi. Và chức năng kết nối GPRS để giao tiếp với mạng Internet qua giao thức TCP/IP với đề tài của nhóm chức năng này của module chưa được sử dụng. Và Module GSM được lệnh AT từ KHỐI ĐIỀU KHIỂN và GIAO TIẾP qua giao tiếp USART để hoạt động.
Thiết bị PC PC I/O USB USART CHIP ARM STM32F103
NGUỒN 5V IC7805 NGUỒN 3.3V IC1117MAX 232 MAX 232
Module GSM
5.3 KHỐI ĐIỀU KHIỂN VÀ GIAO TIẾP5.3.1 SƠ ĐỒ KHỐI 5.3.1 SƠ ĐỒ KHỐI
Hình 39.Sơ đồ khối của mạch điều khiển và giao tiếp 5.3.2 CHIP ARM STM32F103
Hình 40.Chip ARM Cortex M3
Ngày nay các nhà sản xuất IC đưa ra thị trường hơn 240 dong chip vi điều khiển sử dụng lõi ARM. Thì tập đoàn ST Microelectronic thì cho ra mắt dòng chip STM32, vi điều khiển đầu tiên dựa trên nền lõi ARM Cortex M3 thế hệ mới do hãng ARM thiết kế, được cải tiến từ lõi ARM7 truyền thống, từng mang lại thành công vang dội cho công ty ARM. Dòng STM32 thiết lập các tiêu chuẩn mới về hiệu suất, chi phí, cũng như khả năng đáp ứng các ứng dụng tiêu thụ năng lượng thấp và tính điều khiển thời gian thực khắc khe.
Không gian địa chỉ 4Gbyte của Cortex M3 được chia là các vùng cho bộ nhớ chương trình, SRAM, ngoại vi và ngoại vi hệ thống. Cortex M3 được thiết kế dựa theo cấu trúc Harvard (bộ nhớ chương trình và bọ nhớ dữ liệu tách biệt nhau). Có nhiều bus để có thể thực hiện nhiều công việc song song với nhau, do đó là tăng hiệu suất chip. Không giống như các dòng ARM trước đây, dòng Cortex cho phép truy cập bộ nhớ không xếp hàng (vì dòng ARM có kiến trúc 32 bit, do đó tất cả dữ liệu và mã chương
trình sắp xếp theo bội số của 4byte) nên đặc điểm này cho phép sử dụng hiệu quả SRAM nội. Dòng Cortex còn hỗ trợ việc đặt và xóa các bit bên trong hai vùng 1Mbyte của bộ nhớ bằng phương pháp gọi là bit banding. Đặc điểm này cho phép truy cập hiệu quả đến các thanh ghi ngoại vi và các cờ được dùng trên bộ nhớ SRAM mà không cần một bộ xử lí luận lí.
Một trong những thành phần chính của lỗi Cortex M3 là NVIC (Nested Vector Interrupt Controller). NVIC cung cấp một cấu trúc ngắt chuẩn cho tấc cả các vi điều khiển được thiết kế trên lõi Cortex và cách xử lí ngắt đặc biệt (exceptional interrupt). NVIC cung cấp các vector ngắt chuyên dụng lên đến 240 nguồn ngắt từ ngoại vi, mỗi nguồn ngắt đó có thể được ưu tiên với các mức khác nhau. NVIC được thiết kế để xử lý các ngắt đòi hỏi thời gian đáp ứng cực kỳ nhanh. Thời gian từ lúc nhận tín hiệu ngắt cho tới khi thực hiện dòng lệnh đầu tiên trong trình phục ngắt chỉ khoảng 12 chu kỳ xung nhịp. Công việc này được thực hiện tự động bởi một vi chương trình cài sẵn trong CPU. Trường hợp các ngắt lồng nhau NVIC sử dụng phương thức gọi là “tail chain” cho phép ngắt liên tiếp được phục vụ với độ trễ chỉ có 6 chu kỳ xung nhịp. Trong quá trình thực thi chương trình phục vụ ngắt, một ngắt có mức ưu tiên cao hơn ngắt hiện tại có thể cạnh tranh với ngắt hiện tại mà không chịu bất kỳ sự trì hoãn nào.
Đặc điểm nổi bật của STM32 so với các dòng ARM khác chính là khả năng truy cập bộ nhớ không xếp hàng (Unaligned Memory Accesses). Tập lệnh ARM7 và ARM9 có khả năng truy cập các biến có dấu và không dấu có kích thước byte, half word (thường là 2 byte) và word (4byte) . Điều này cho phép CPU hỗ trợ các biến số nguyên mà không cần đến thư viện phần mềm hỗ trợ, thường được yêu cầu với vi điều khiển 8bit và 16bit. Tuy nhiên, các phiên bản CPU ARM trước đó gặp bất lợi ở chỗ, nó chỉ có thể truy cập dữ liệu có kích thước là word hay half word. Điều này hạn chế khả năng của liên kết của trình biên dịch (compiler linker) trong việc đóng gói dữ liệu vào SRAM, như vậy một số SRAM sẽ bị lãng phí. Việc lãng phí này có thể lên đến 25% tùy thuộc vào sự kết hợp của các biến được sử dụng. Bộ xử lý Cortex M3 có thể truy cập bộ nhớ không xếp hàng việc đó đảm bảo rằng SRAM được sử dụng một cách hiệu quả.
Hình 41.So sánh bộ nhớ ARM thường và ARM Cortex
Tính năng chính của Chip STM32F103:
Lõi: ARM 32-bit Cortex-M3 CPU
+ Tần số hoạt động tối đa 72MHz, hiệu suất ở mức 0 ở trạng thái chờ truy cập bộ nhớ.
+ Có bộ nhân và chia tần số bằng phần cứng.
Bộ nhớ:
+ 256 đến 512 Kbyte bộ nhớ Flash ROM + 64 Kbyte SRAM
+ Bộ điều khiển bộ nhớ tĩnh linh hoạt với 4 chip Select. Hỗ trợ được các loại bộ nhớ Compact Flash, SRAM, PSRAM, NOR, NAND.
+ Giao tiếp song song LCD
Clock, Reset và quản lý nguồn:
+ 2 đến 3.6V cho guồn cung cấp và các cổng xuất nhập I/O. + Dao động thạch anh 4 đến 16 MHz.
+ Dao động nội chuẩn công nghiệp 8 MHz. + Dao động RTC chuẩn 32 KHz.
Tiêu thụ năng lượng thấp:
+ 3 chế độ hoạt động : SLEEP, STOP và STANDBY. + VBAT cung cấp cho RTC và thanh ghi dự phòng.