基于CC1020的無線通信模塊設計

CC1020能被設置成三種不同的數據傳輸形式：同步NRZ模式、同步曼徹斯特碼模式和異步傳輸UART模式。這三種模式各有特點,同步曼徹斯特碼抗干擾能力最好,但是波特率要低一倍,異步傳輸UART實現(xiàn)起來最簡單,但是抗干擾能力最差,而同步NRZ抗干擾能力比UART要好,但稍差于同步曼徹斯特碼,實現(xiàn)難度也介于兩者之間。考慮到微處理器基本都支持UART串行通訊,所以選擇了這種模式,經測試效果完全能達到要求。

CC1020天線選擇

CC1020可以使用多種型號的天線。近程通信中常使用的天線是單極天線、螺旋型天線和環(huán)形天線。本設計使用范圍最佳且簡單的1/4波長單極天線。

電源管理

CC1020提供了非常靈活的電源管理,以適應電池驅動應用中對功耗的嚴格要求。低功耗模式通過MAIN寄存器和POWERDOWN寄存器控制。MAIN寄存器中有獨立的位,用于控制接收部分、發(fā)射部分、頻率合成器和晶振。這種獨立控制方式使得各個應用的功耗可以優(yōu)化為最小。由于本設計是單獨的無線通信模塊,所以對功耗要求不太嚴格。系統(tǒng)采用5V供電,經過NCP500穩(wěn)定輸出3V電壓。

抗干擾措施

無線射頻收發(fā)系統(tǒng)對電源噪聲很敏感,因此設計時采用了無線射頻部分和其它電路分開供電的方法。高頻器件對于噪聲敏感,因此給各部分電源加裝了濾波器或穩(wěn)壓器,以減少電源噪聲對芯片的干擾。另外,對芯片使用電源監(jiān)控及看門狗電路,以便大幅度提高整個電路的抗干擾性能。

Chipcon公司提供了射頻部分的電路參考設計,射頻部分的布局參照了參考設計的布局,同時根據實際情況做了一些改動,以獲得最佳效果。CC1020的外圍元件很少,其中VCO電感屬于關鍵器件,選用了高精度電感,布局上也盡可能靠近芯片,并且盡可能使兩個輸入引腳對稱,以保證性能。另外,設計時讓晶振與芯片引腳盡量靠近,并用地線把時鐘區(qū)隔離起來,晶振外殼接地并固定,還使用了金屬罩對射頻部分進行了電磁屏蔽。使用以上措施,保證了系統(tǒng)的可靠運行。

圖2 主程序流程框圖
　
軟件設計

通信協(xié)議采用UART格式(一個開始位,負載數據,一個結束位),另外,數據包前有同步碼,同步碼的作用是使接收端芯片正確識別UART格式的數據。之后要有識別碼,識別碼用來標志數據開始,如果正確收到識別碼,說明可以正確接收數據。如果數據長度不是一定的,則在數據包開始部分加一個長度碼,或在數據包結尾部分加特定結束標志。為了應付無線傳輸中可能出現(xiàn)的數據錯誤,在數據包最后加一個校驗碼,這樣就可以根據應用需要選擇丟掉該包或是要求重發(fā)。實際應用中發(fā)現(xiàn),在數據包之后,最好要有１~２個字節(jié)的冗余碼,否則,最后１個字節(jié)的數據很容易受到噪聲干擾,造成錯誤識別。主要流程框圖如圖2所示。
　　　　
結語

該通信模塊具有成本低、通用性強、可擴展性強、可靠性高等特點。可單獨使用,也可作為系統(tǒng)拓展模塊方便地集成到各種無線測控系統(tǒng)中。