溫室中無線執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

2.2 無線收發(fā)芯片nRF905

nRF905是挪威Nordic 公司的產(chǎn)品，是真正的單片無線射頻收發(fā)器，工作在433/ 868/915MHz 的ISM 頻段。它由頻率合成器、功率合成器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成，外圍元件少，不用外加聲表面振蕩器，天線可采用PBC 環(huán)形天線或單端鞭狀天線，發(fā)射功率最大為10dBm，接收靈敏度為-100dBm。

nRF905 采用Nordic 公司的VLSI ShockBurst 技術(shù)。ShockBurst 技術(shù)使nRF905 能夠提供高速的數(shù)據(jù)傳輸而不需要昂貴的高速M(fèi)CU 來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理/時鐘覆蓋。通過將與RF 協(xié)議有關(guān)的高速信號處理放到芯片內(nèi)，nRF905 提供給應(yīng)用的微控制器一個SPI 接口，速率由微控制器自己設(shè)定的接口速度決定。在ShockBurst RX 模式下，地址匹配(AM)和數(shù)據(jù)就緒(DR)信號通知MCU 一個有效地地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成。在ShockBurst TX 模式下，nRF905 自動產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC 校驗(yàn)碼，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒(DR)信號通知MCU 數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成?？傊@意味著降低MCU 的存儲器需求也就是降低MCU 成本，同時又縮短軟件開發(fā)時間。

nRF905 有兩種活動(RX/TX)模式和兩種節(jié)電模式。活動模式為ShockBurst RX 和ShockBurst TX。節(jié)電模式為掉電和SPI 編程、Standby 和SPI 編程。nRF90 工作模式由TRX_CE、TX_EN、PWR_UP 的設(shè)置來設(shè)置，如表1 所示。

3 無線執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

溫室環(huán)境參數(shù)的控制是由后臺管理系統(tǒng)通過 Internet 發(fā)送控制命令到匯聚節(jié)點(diǎn)，再由匯聚節(jié)點(diǎn)通過多跳傳輸?shù)綗o線執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)，由無線執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)根據(jù)控制命令來控制相應(yīng)的控制對象。無線執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)主要有LM3S1968 微控制器、光照強(qiáng)度控制、通風(fēng)控制、溫度控制、灑水控制、CO2 濃度控制、施肥控制和nRF905 無線收發(fā)等模塊，如圖2 所示。

3.1 LM3S1968 與nRF905 的電路設(shè)計(jì)

LM3S1968 提供了兼容SPI 的2 個SSI 接口，故可以將LM3S1968 中的一個SSI 接口設(shè)置成SPI 接口形式，從而方便與nRF905 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。除了SPI 接口與LM3S1968 連接外，nRF905 還有一些引腳需要與LM3S1968 連接，這些引腳是：TX_EN 引腳為TX 和RX 模式選擇、TRX_CE 引腳為使能芯片發(fā)射或接收、PWR_UP 引腳為芯片上電、uPCLK 引腳為由晶體振蕩器分頻的輸出時鐘、CD 引腳為載波檢測、AM 引腳為地址匹配、DR 引腳為接收或發(fā)射數(shù)據(jù)完成，它們分別與LM3S1968 的引腳PE3、PE2、PE1、PE0、PF5、PF7 和PG6連接，如圖3 所示。其中，在nF905 工作前，由LM3S1968 通過引腳PE1 發(fā)出高電平信號給nF905 上電，之后通過PE2 和PE3 發(fā)出TRX_CE 和TX_EN 信號來確定nF905 的工作模式。LM3S1968 通過PF5、PF7 和PG6 來接收nF905 的狀態(tài)信號，從而LM3S1968 確定后續(xù)工作。