LPC1766與Si4432的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設計

摘要：本文設計了一種基于微功率無線收發(fā)芯片Si4432的遠程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用ARM Cortex—M3核芯片LPC1766，通過SSP控制器操作射頻收發(fā)芯片，詳細論述了芯片基于時序的編程方法。該方案的運用可以實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的可靠收發(fā)，具有良好通信效果。
關鍵詞：微功率；無線數(shù)據(jù)傳輸；遠程控制

引言
隨著社會的發(fā)展，空調系統(tǒng)廣泛應用于現(xiàn)代辦公大樓及高層建筑中，空調在改善和提高建筑物內部環(huán)境質量的同時，也帶來了巨大的能源消耗。在現(xiàn)代樓宇建筑中，每年的夏冬兩季建筑物的大部分能耗被空調所占據(jù)，因此如何通過科學的方法降低空調能耗，是一個亟待解決的問題。
積極地開發(fā)與合理地運用節(jié)能控制技術，將分散的空調進行集中統(tǒng)一的管理是降低空調能耗的有效途徑。隨著傳感器技術、網(wǎng)絡技術、計算機技術的發(fā)展，各種信息數(shù)據(jù)的檢測、傳送、分析處理都具備了實現(xiàn)的條件和手段，促進了物聯(lián)網(wǎng)核心技術的迅猛發(fā)展，使分體空調控制的集中化、網(wǎng)絡化成為可能。
通過研究物聯(lián)網(wǎng)的構成及實際應用模式，探索將其引入到分體空調集中控制系統(tǒng)中來，構建一套基于物聯(lián)網(wǎng)的分體空調節(jié)能控制系統(tǒng)。由于各個感知節(jié)點分布較廣，傳統(tǒng)單一的有線傳輸方式在某些應用中存在傳輸不穩(wěn)定、人機交互性不夠好、控制實時性不強、網(wǎng)絡不夠融合、布線不方便等缺點。因此，信息傳輸網(wǎng)絡應建成基于物聯(lián)網(wǎng)技術的有線和無線相結合的混雜網(wǎng)絡架構，將數(shù)據(jù)匯聚至集中器統(tǒng)一管理，實現(xiàn)分體空調系統(tǒng)運行狀態(tài)、能耗以及環(huán)境狀況等數(shù)據(jù)準確、穩(wěn)定的傳輸。其系統(tǒng)結構如圖1所示。

3．3 無線數(shù)據(jù)發(fā)送和接收
3．3．1 射頻芯片初始化及參數(shù)設置
Si4432有兩個只讀類型的寄存器：Reg00(內部地址為00h的寄存器)表示設備類型碼，Reg01表示版本代碼，其值在芯片出廠時已固定，后期不可更改。在此，可以在初始化時通過讀取Reg00和Reg01的值，來判斷Si4432是否已正常啟動。
首先初始化LPC1766，啟動SSP1控制器。讀取Si4432的Reg03和Reg04，將自動清除中斷標志，并釋放nIRQ引腳。向Reg07寫入0x80，即最高位置1，將復位所有的內部寄存器為默認狀態(tài)，延時10 ms等待Si4432正常工作后，統(tǒng)計啟動次數(shù)。在Reg00和Reg01的值均滿足條件之后，再往相應的寄存器中填入通信參數(shù)，隨后立即進入接收狀態(tài)。其流程如圖5所示。

3．3．2 無線發(fā)送程序
在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，先將芯片設置為掛起(IDLE)狀態(tài)。指定待發(fā)送數(shù)據(jù)包的長度，再向發(fā)送FIFO中填入相應字節(jié)數(shù)的數(shù)據(jù)。配置中斷返回類型為“數(shù)據(jù)包發(fā)送完畢中斷”，即在Si4432將數(shù)據(jù)成功發(fā)送出去之后，通過中斷通知LPC1766。隨后使能發(fā)送，Si4432將自動在數(shù)據(jù)幀中添加同步字等參數(shù)。其流程如圖6所示。

3．3．3 無線接收程序
當Si4432接收到數(shù)據(jù)時，將通過中斷觸發(fā)的方式，通知LPC1766來處理。首先獲取中斷狀態(tài)，判斷中斷的類型。如果是“數(shù)據(jù)包發(fā)送完畢中斷”，則將射頻切換到接收狀態(tài)；如果是“有效數(shù)據(jù)包接收中斷”，則讀取數(shù)據(jù)包的長度值，然后在FIFO中取出指定長度值的數(shù)據(jù)。重新配置“有效數(shù)據(jù)包接收中斷”，復位接收FIFO，設置模塊處于接收狀態(tài)。當中斷處理函數(shù)結束之后，重新返回到中斷前處理的程序。其流程如圖7所示。

結語
本文介紹了一種基于LPC1766和Si4432的無線通信系統(tǒng)。對具體的硬件電路連接和軟件系統(tǒng)的設計進行了詳細的介紹，著重論述了通過SSP控制器與Si4432交互的時序編程方法。經(jīng)過大量的實驗證明，該系統(tǒng)通信可靠、穩(wěn)定性強，具有良好的工程應用效果。