射頻技術(shù)在糧倉(cāng)無線監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

無線通信終端由無線收發(fā)芯片和微控制器組成。本系統(tǒng)中的無線通信終端采用CC1020為收發(fā)芯片，PIC16F73單片機(jī)為微控制器。

CC1020是Chipcon公司推出的基于SmartRF技術(shù)的全集成無線收發(fā)芯片。它工作在402-470MHZ、804-940MHZ等ISM(Industrial, Scientific and Medical)與SRD(Short Range Device)頻段，采用頻移鍵控(FSK)調(diào)制，集成鎖相環(huán)(PLL)、壓控振蕩器(VCO)、功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)、調(diào)制解調(diào)器(DEMOD)等功能，具有低電壓、低功耗、高靈敏度、傳輸距離遠(yuǎn)、尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，與很少的一些外圍器件搭配就可以設(shè)計(jì)成強(qiáng)大的具有無線通信功能的嵌入式系統(tǒng)。

PIC16F73是Microchip公司開發(fā)推出的低功耗、高性能的8位單片機(jī)，采用雙總線結(jié)構(gòu)(指令總線和數(shù)據(jù)總線分離)和精簡(jiǎn)指令結(jié)構(gòu)，具有8Kb的Flash、192字節(jié)的片內(nèi)RAM、串口和SPI接口，很好的滿足了本終端對(duì)微控制器的要求。

CC1020有32個(gè)引腳，它通過PDI、PDO、PCLK和PSEL這四個(gè)引腳與PIC16F73單片機(jī)的I/O端口相連，CC1020的應(yīng)用原理圖如圖2所示。

圖2. CC1020的應(yīng)用電路示意圖

在對(duì)無線通信終端進(jìn)行印刷電路板(PCB)的設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意以下幾個(gè)問題：

(1). 雖然CC1020外圍器件少，集成度高，并集成了基帶處理，設(shè)計(jì)比較方便，但由于高頻電路的特性，加上CC1020的混和電路信號(hào)設(shè)計(jì)，因此PCB的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到射頻性能。為了獲得較好的射頻性能，PCB設(shè)計(jì)至少需要兩層板來實(shí)現(xiàn)，PCB分成射頻電路和控制電路兩部分布線。

(2). 為了減少分布參數(shù)對(duì)性能的影響，在PCB中應(yīng)該避免長(zhǎng)的走線，所有元器件的地線、AVDD連接線、VDD去藕電容必須離CC1020盡可能的近。CC1020的電源必須經(jīng)過很好的濾波，并且與數(shù)字電路的供電分離，在離電源腳AVDD盡可能近的地方用高性能的電容去藕，最好是一個(gè)小電容與大電容并聯(lián)。

(3). PCB板的頂層與底層最好敷銅著地，把這兩層的敷銅用較多的過孔緊密相連。所有的開關(guān)信號(hào)與控制信號(hào)都不能經(jīng)過RF_IN和RF_OUT的電感附近。

3.2 無線通信終端的軟件設(shè)計(jì)

終端的軟件采用專門為PIC單片機(jī)設(shè)計(jì)的C語言CC5X，該語言與ANSI C兼容，并針對(duì)PIC單片機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化，能夠?yàn)镻IC單片機(jī)產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)高效的代碼。由于PIC16F73單片機(jī)要實(shí)現(xiàn)與用戶以及CC1020的通信和數(shù)據(jù)打包，因此該軟件借用了Windows系統(tǒng)的消息循環(huán)機(jī)制設(shè)計(jì)，采用消息循環(huán)的體系結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得程序清晰、可擴(kuò)展性強(qiáng)、可移植性好。圖3為軟件的程序結(jié)構(gòu)及主循環(huán)示意圖。

圖3. 程序結(jié)構(gòu)及主循環(huán)示意圖