基于STM32L單片機(jī)的無線電子價(jià)簽設(shè)計(jì)

高亞　張祁（等）

【摘 要】本文以STM32L152RD單片機(jī)為核心，并以電子紙低功耗特點(diǎn)，設(shè)計(jì)無線電子價(jià)簽。實(shí)際表明，設(shè)計(jì)的電子價(jià)簽成本低，功耗低，可以遠(yuǎn)程無線更新價(jià)簽上的商品信息。

【關(guān)鍵詞】STM32L；單片機(jī)；無線電子價(jià)簽

0 引言

隨著零售業(yè)的蓬勃發(fā)展，超市規(guī)模越來越大，超市中的商品種類越來越多，各類促銷活動(dòng)也使得商品價(jià)格變化越來越頻繁，導(dǎo)致在更換及管理價(jià)格標(biāo)簽上花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，而又不可避免地會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，帶來不便。正是這些原因促使了電子價(jià)簽的誕生。電子價(jià)簽是一種放置在產(chǎn)品貨架上，替代傳統(tǒng)紙質(zhì)價(jià)格標(biāo)簽的電子顯示裝置。

每一個(gè)電子價(jià)簽通過無線通信技術(shù)與商場(chǎng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫相連，并將最新的商品價(jià)格信息通過電子紙顯示出來，完成商品信息的更新。電子價(jià)簽具有實(shí)時(shí)更新商品信息，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，避免差錯(cuò)等特點(diǎn)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

無線電子價(jià)簽的設(shè)計(jì)，主要完成商品價(jià)格等信息的顯示，并能夠被遠(yuǎn)程修改標(biāo)簽上的信息。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

1.1 單片機(jī)選擇

選用意法半導(dǎo)體公司ARM CortexTM-M3核的32位STM32L152C8單片機(jī)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的整體運(yùn)行。單片機(jī)特點(diǎn)為：工作頻率為32MHz，劃分6種工作模式，使其在任何設(shè)定時(shí)間內(nèi)都能以最低的功耗完成任務(wù)。內(nèi)部集成USART接口和USB2.0全速接口等，可以利用SPI通信模式與外部器件通信，調(diào)試模式為SWD和JATG接口。

1.2 電源模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)用紐扣電池CR2032供電，紐扣電池提供3V電源，為單片機(jī)STM32L152C8、無線收通信模塊和電子紙顯示模塊供電。具體的供電電路圖如圖2所示，其中標(biāo)號(hào)VCC為單片機(jī)和無線通信模塊供電，標(biāo)號(hào)VCCEPD為電子紙供電。

圖2 系統(tǒng)電源模塊電路圖

1.3 無線通信模塊設(shè)計(jì)

無線通信模塊選用TI公司的CC1100芯片，它具有低功耗、接收靈敏度高、速率可編程、工作頻段可選擇等特點(diǎn)。省去CC1100的外圍電路，它與單片機(jī)的接口如圖3所示。

圖3 單片機(jī)與CC1100接口圖

1.4 電子紙顯示模塊接口設(shè)計(jì)

選用大連晶顯電子有限公司2.1寸的電子紙，它采用E-LNK技術(shù)，其特點(diǎn)：（1）可在日光照射下閱讀；（2）與液晶不同，使用墨水的Panel可以做到厚度薄，重量輕；（3）180度全視角，和普通紙張效果一樣；（4）高分辨率，172×72像素；（5）靠電壓脈沖進(jìn)行刷新，在不需要刷新的時(shí)候?qū)嶋H功耗為零。SPI總線控制模式，使用SCLK，SDIN，CS三根線控制顯示數(shù)據(jù)，顯示的數(shù)據(jù)包括商品價(jià)格，產(chǎn)地，生產(chǎn)日期等等。電子紙與單片機(jī)的接口電路如圖4所示。

圖4 電子紙與單片機(jī)接口電路圖

圖5 系統(tǒng)主程序流程圖

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

程序是在KEIL公司Keil uVision4環(huán)境下開發(fā)的，子程序包括：無線通信模塊初始化，電子紙顯示模塊初始化。主程序流程圖如圖5所收。3 電子價(jià)簽應(yīng)用實(shí)例

設(shè)計(jì)好的電子價(jià)簽， 50個(gè)電子價(jià)簽與一個(gè)中繼組成測(cè)試網(wǎng)絡(luò)。測(cè)試中，可以把遠(yuǎn)程的或者無線的數(shù)據(jù)通過中繼發(fā)送給電子價(jià)簽，累計(jì)修改數(shù)據(jù)2000次時(shí)，有兩個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生了錯(cuò)誤，而且用紐扣電池供電的50個(gè)電子價(jià)簽，最長(zhǎng)的工作時(shí)間是461天，最短的工作時(shí)間是372天。從測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，總體上工作壽命與數(shù)據(jù)更新次數(shù)有關(guān)，更新數(shù)據(jù)次數(shù)多的電子價(jià)簽工作時(shí)間相對(duì)短，更新數(shù)據(jù)次數(shù)少的電子價(jià)簽工作時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)。

4 總結(jié)

本設(shè)計(jì)介紹了一種基于低功耗思想的無線電子價(jià)簽，從硬件與軟件兩個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行了介紹。設(shè)計(jì)的無線電子價(jià)簽，能夠通過無線方式接收要顯示的商品信息，并且生命周期在一年以上。本設(shè)計(jì)可以用于大中型零售商店，有利于商品的數(shù)字化管理，系統(tǒng)成本低，便于使用，容易推廣。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王英志，楊佳，韓太林.基于STM32的RS232-CAN通信協(xié)議轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2013，35（7）：141-143.

[2]苗軼如，華澤璽，李國(guó)勝.基于PLC和CC1100的礦井司控道岔系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2013，4：43-46.

[3]大連晶顯電子有限公司.電子紙數(shù)據(jù)手冊(cè)[EB/OL]. http：//www. good-display.com，2012.

[責(zé)任編輯：湯靜]

【摘 要】本文以STM32L152RD單片機(jī)為核心，并以電子紙低功耗特點(diǎn)，設(shè)計(jì)無線電子價(jià)簽。實(shí)際表明，設(shè)計(jì)的電子價(jià)簽成本低，功耗低，可以遠(yuǎn)程無線更新價(jià)簽上的商品信息。

【關(guān)鍵詞】STM32L；單片機(jī)；無線電子價(jià)簽

0 引言

隨著零售業(yè)的蓬勃發(fā)展，超市規(guī)模越來越大，超市中的商品種類越來越多，各類促銷活動(dòng)也使得商品價(jià)格變化越來越頻繁，導(dǎo)致在更換及管理價(jià)格標(biāo)簽上花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，而又不可避免地會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，帶來不便。正是這些原因促使了電子價(jià)簽的誕生。電子價(jià)簽是一種放置在產(chǎn)品貨架上，替代傳統(tǒng)紙質(zhì)價(jià)格標(biāo)簽的電子顯示裝置。

每一個(gè)電子價(jià)簽通過無線通信技術(shù)與商場(chǎng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫相連，并將最新的商品價(jià)格信息通過電子紙顯示出來，完成商品信息的更新。電子價(jià)簽具有實(shí)時(shí)更新商品信息，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，避免差錯(cuò)等特點(diǎn)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

無線電子價(jià)簽的設(shè)計(jì)，主要完成商品價(jià)格等信息的顯示，并能夠被遠(yuǎn)程修改標(biāo)簽上的信息。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

1.1 單片機(jī)選擇

選用意法半導(dǎo)體公司ARM CortexTM-M3核的32位STM32L152C8單片機(jī)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的整體運(yùn)行。單片機(jī)特點(diǎn)為：工作頻率為32MHz，劃分6種工作模式，使其在任何設(shè)定時(shí)間內(nèi)都能以最低的功耗完成任務(wù)。內(nèi)部集成USART接口和USB2.0全速接口等，可以利用SPI通信模式與外部器件通信，調(diào)試模式為SWD和JATG接口。

1.2 電源模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)用紐扣電池CR2032供電，紐扣電池提供3V電源，為單片機(jī)STM32L152C8、無線收通信模塊和電子紙顯示模塊供電。具體的供電電路圖如圖2所示，其中標(biāo)號(hào)VCC為單片機(jī)和無線通信模塊供電，標(biāo)號(hào)VCCEPD為電子紙供電。

圖2 系統(tǒng)電源模塊電路圖

1.3 無線通信模塊設(shè)計(jì)

無線通信模塊選用TI公司的CC1100芯片，它具有低功耗、接收靈敏度高、速率可編程、工作頻段可選擇等特點(diǎn)。省去CC1100的外圍電路，它與單片機(jī)的接口如圖3所示。

圖3 單片機(jī)與CC1100接口圖

1.4 電子紙顯示模塊接口設(shè)計(jì)

選用大連晶顯電子有限公司2.1寸的電子紙，它采用E-LNK技術(shù)，其特點(diǎn)：（1）可在日光照射下閱讀；（2）與液晶不同，使用墨水的Panel可以做到厚度薄，重量輕；（3）180度全視角，和普通紙張效果一樣；（4）高分辨率，172×72像素；（5）靠電壓脈沖進(jìn)行刷新，在不需要刷新的時(shí)候?qū)嶋H功耗為零。SPI總線控制模式，使用SCLK，SDIN，CS三根線控制顯示數(shù)據(jù)，顯示的數(shù)據(jù)包括商品價(jià)格，產(chǎn)地，生產(chǎn)日期等等。電子紙與單片機(jī)的接口電路如圖4所示。

圖4 電子紙與單片機(jī)接口電路圖

圖5 系統(tǒng)主程序流程圖

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

程序是在KEIL公司Keil uVision4環(huán)境下開發(fā)的，子程序包括：無線通信模塊初始化，電子紙顯示模塊初始化。主程序流程圖如圖5所收。3 電子價(jià)簽應(yīng)用實(shí)例

設(shè)計(jì)好的電子價(jià)簽， 50個(gè)電子價(jià)簽與一個(gè)中繼組成測(cè)試網(wǎng)絡(luò)。測(cè)試中，可以把遠(yuǎn)程的或者無線的數(shù)據(jù)通過中繼發(fā)送給電子價(jià)簽，累計(jì)修改數(shù)據(jù)2000次時(shí)，有兩個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生了錯(cuò)誤，而且用紐扣電池供電的50個(gè)電子價(jià)簽，最長(zhǎng)的工作時(shí)間是461天，最短的工作時(shí)間是372天。從測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，總體上工作壽命與數(shù)據(jù)更新次數(shù)有關(guān)，更新數(shù)據(jù)次數(shù)多的電子價(jià)簽工作時(shí)間相對(duì)短，更新數(shù)據(jù)次數(shù)少的電子價(jià)簽工作時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)。

4 總結(jié)

本設(shè)計(jì)介紹了一種基于低功耗思想的無線電子價(jià)簽，從硬件與軟件兩個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行了介紹。設(shè)計(jì)的無線電子價(jià)簽，能夠通過無線方式接收要顯示的商品信息，并且生命周期在一年以上。本設(shè)計(jì)可以用于大中型零售商店，有利于商品的數(shù)字化管理，系統(tǒng)成本低，便于使用，容易推廣。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王英志，楊佳，韓太林.基于STM32的RS232-CAN通信協(xié)議轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2013，35（7）：141-143.

[2]苗軼如，華澤璽，李國(guó)勝.基于PLC和CC1100的礦井司控道岔系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2013，4：43-46.

[3]大連晶顯電子有限公司.電子紙數(shù)據(jù)手冊(cè)[EB/OL]. http：//www. good-display.com，2012.

[責(zé)任編輯：湯靜]

【摘 要】本文以STM32L152RD單片機(jī)為核心，并以電子紙低功耗特點(diǎn)，設(shè)計(jì)無線電子價(jià)簽。實(shí)際表明，設(shè)計(jì)的電子價(jià)簽成本低，功耗低，可以遠(yuǎn)程無線更新價(jià)簽上的商品信息。

【關(guān)鍵詞】STM32L；單片機(jī)；無線電子價(jià)簽

0 引言

隨著零售業(yè)的蓬勃發(fā)展，超市規(guī)模越來越大，超市中的商品種類越來越多，各類促銷活動(dòng)也使得商品價(jià)格變化越來越頻繁，導(dǎo)致在更換及管理價(jià)格標(biāo)簽上花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，而又不可避免地會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，帶來不便。正是這些原因促使了電子價(jià)簽的誕生。電子價(jià)簽是一種放置在產(chǎn)品貨架上，替代傳統(tǒng)紙質(zhì)價(jià)格標(biāo)簽的電子顯示裝置。

每一個(gè)電子價(jià)簽通過無線通信技術(shù)與商場(chǎng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫相連，并將最新的商品價(jià)格信息通過電子紙顯示出來，完成商品信息的更新。電子價(jià)簽具有實(shí)時(shí)更新商品信息，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，避免差錯(cuò)等特點(diǎn)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

無線電子價(jià)簽的設(shè)計(jì)，主要完成商品價(jià)格等信息的顯示，并能夠被遠(yuǎn)程修改標(biāo)簽上的信息。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

1.1 單片機(jī)選擇

選用意法半導(dǎo)體公司ARM CortexTM-M3核的32位STM32L152C8單片機(jī)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的整體運(yùn)行。單片機(jī)特點(diǎn)為：工作頻率為32MHz，劃分6種工作模式，使其在任何設(shè)定時(shí)間內(nèi)都能以最低的功耗完成任務(wù)。內(nèi)部集成USART接口和USB2.0全速接口等，可以利用SPI通信模式與外部器件通信，調(diào)試模式為SWD和JATG接口。

1.2 電源模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)用紐扣電池CR2032供電，紐扣電池提供3V電源，為單片機(jī)STM32L152C8、無線收通信模塊和電子紙顯示模塊供電。具體的供電電路圖如圖2所示，其中標(biāo)號(hào)VCC為單片機(jī)和無線通信模塊供電，標(biāo)號(hào)VCCEPD為電子紙供電。

圖2 系統(tǒng)電源模塊電路圖

1.3 無線通信模塊設(shè)計(jì)

無線通信模塊選用TI公司的CC1100芯片，它具有低功耗、接收靈敏度高、速率可編程、工作頻段可選擇等特點(diǎn)。省去CC1100的外圍電路，它與單片機(jī)的接口如圖3所示。

圖3 單片機(jī)與CC1100接口圖

1.4 電子紙顯示模塊接口設(shè)計(jì)

選用大連晶顯電子有限公司2.1寸的電子紙，它采用E-LNK技術(shù)，其特點(diǎn)：（1）可在日光照射下閱讀；（2）與液晶不同，使用墨水的Panel可以做到厚度薄，重量輕；（3）180度全視角，和普通紙張效果一樣；（4）高分辨率，172×72像素；（5）靠電壓脈沖進(jìn)行刷新，在不需要刷新的時(shí)候?qū)嶋H功耗為零。SPI總線控制模式，使用SCLK，SDIN，CS三根線控制顯示數(shù)據(jù)，顯示的數(shù)據(jù)包括商品價(jià)格，產(chǎn)地，生產(chǎn)日期等等。電子紙與單片機(jī)的接口電路如圖4所示。

圖4 電子紙與單片機(jī)接口電路圖

圖5 系統(tǒng)主程序流程圖

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

程序是在KEIL公司Keil uVision4環(huán)境下開發(fā)的，子程序包括：無線通信模塊初始化，電子紙顯示模塊初始化。主程序流程圖如圖5所收。3 電子價(jià)簽應(yīng)用實(shí)例

設(shè)計(jì)好的電子價(jià)簽， 50個(gè)電子價(jià)簽與一個(gè)中繼組成測(cè)試網(wǎng)絡(luò)。測(cè)試中，可以把遠(yuǎn)程的或者無線的數(shù)據(jù)通過中繼發(fā)送給電子價(jià)簽，累計(jì)修改數(shù)據(jù)2000次時(shí)，有兩個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生了錯(cuò)誤，而且用紐扣電池供電的50個(gè)電子價(jià)簽，最長(zhǎng)的工作時(shí)間是461天，最短的工作時(shí)間是372天。從測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，總體上工作壽命與數(shù)據(jù)更新次數(shù)有關(guān)，更新數(shù)據(jù)次數(shù)多的電子價(jià)簽工作時(shí)間相對(duì)短，更新數(shù)據(jù)次數(shù)少的電子價(jià)簽工作時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)。

4 總結(jié)

本設(shè)計(jì)介紹了一種基于低功耗思想的無線電子價(jià)簽，從硬件與軟件兩個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行了介紹。設(shè)計(jì)的無線電子價(jià)簽，能夠通過無線方式接收要顯示的商品信息，并且生命周期在一年以上。本設(shè)計(jì)可以用于大中型零售商店，有利于商品的數(shù)字化管理，系統(tǒng)成本低，便于使用，容易推廣。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王英志，楊佳，韓太林.基于STM32的RS232-CAN通信協(xié)議轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2013，35（7）：141-143.

[2]苗軼如，華澤璽，李國(guó)勝.基于PLC和CC1100的礦井司控道岔系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2013，4：43-46.

[3]大連晶顯電子有限公司.電子紙數(shù)據(jù)手冊(cè)[EB/OL]. http：//www. good-display.com，2012.

[責(zé)任編輯：湯靜]