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基于單片機的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設計

作者: 時間:2013-02-20 來源:網(wǎng)絡 收藏

引 言

  隨著計算機、通信和無線技術的逐步融合,在傳統(tǒng)的有線通信的基礎上,無線通信技術應運而生,他具有快捷、方便、可移動和安全等優(yōu)勢,所以廣泛應用到遙控玩具、汽車電子、環(huán)境監(jiān)測和電氣自動化等。

  在一些特殊應用場合中,與上位機之間通信不再采用有線的數(shù)據(jù)傳輸,例如采用有線的串、并行總線、I2C和CAN總線等,而是需要傳輸,本文介紹了基于nRF905無線收發(fā)模塊的實用無線的設計。

  2 無線收發(fā)模塊nRF905

  nRF905是挪威Nordic VLSI公司推出的單片射頻收發(fā)器,工作電壓為1.9~3.6 V,32引腳QFN封裝(5×5 mm),工作于433/868/915 MHz三個ISM(工業(yè)、科學和醫(yī)學)頻道,頻道之間的轉換時間小于650μs。nRF905由頻率合成器、接收解調器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器組成,不需外加聲表濾波器,ShockBurstTM工作模式,自動處理字頭和CRC(循環(huán)冗余碼校驗),使用SPI接口與微控制器通信,配置非常方便。此外,其功耗非常低,以-10 dBm的輸出功率發(fā)射時電流只有11 mA,工作于接收模式時的電流為12.5 mA,內建空閑模式與關機模式,易于實現(xiàn)節(jié)能。nRF905適用于通信、無線報警及安全系統(tǒng)、無線*、無線監(jiān)測、家庭自動化和玩具等諸多領域。

  3 芯片結構及工作模式

  nRF905片內集成了電源管理、晶體振蕩器、低噪聲放大器、頻率合成器、功率放大器等模塊,曼徹斯特編碼/解碼由片內硬件完成,無需用戶對數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼,因此使用非常方便。

  nRF905有兩種工作模式和兩種節(jié)能模式。兩種工作模式分別是ShockBurstTM接收模式和ShockBurstTM發(fā)送模式,兩種節(jié)能模式分別是關機模式和空閑模式。nRF905的工作模式由TRX_CE,TX_EN和PWR_UP三個引腳決定,詳見表1。


  : 與射頻數(shù)據(jù)包有關的高速信號處理都在nRF905片內進行,數(shù)據(jù)速率由微控制器配置的SPI接口決定,數(shù)據(jù)在微控制器中低速處理,但在nRF905中高速發(fā)送,因此中間有很長時間的空閑,有利于節(jié)能。由于nRF905工作于ShockBurstTM模式,因此使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。在ShockBurstTM接收模式下,當一個包含正確地址和數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包被接收到后,地址匹配(AM)和數(shù)據(jù)準備好(DR)兩引腳通知微控制器。在ShockBurstTM發(fā)送模式,nRF905自動產(chǎn)生字頭和CRC校驗碼,當發(fā)送過程完成后,數(shù)據(jù)準備好引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。由以上分析可知,nRF905的ShockBurstTM收發(fā)模式有利于節(jié)約存儲器和微控制器資源,同時也減小了編寫程序的時間。

  4 器件配置

  所有配置字都是通過SPI接口送給nRF905,SIP接口的工作方式可通過SPI指令進行設置,當nRF905處于空閑模式或關機模式時,SPI接口可以保持在工作狀態(tài)。

  (1)SPI接口配置

  SPI接口由狀態(tài)寄存器、射頻配置寄存器、發(fā)送地址寄存器、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器和接收數(shù)據(jù)寄存器5個寄存器組成。

  (2)射頻配置

  設CH_NO中的值為a,HFREQ_PLL中的值為b,則nRF905的工作頻率由公式:

  所決定。若nRF905的工作頻率取433.20 MHz,則口a=108,b=0。

  射頻寄存器的各位的長度是固定的。然而,在Shock-BurstTM收發(fā)過程中,TX_PAYLOAD,RX_PAYLOAD,TX_ADDRESS和RX_ADDRESS 4個寄存器使用字節(jié)數(shù)由配置字決定。nRF905進入關機模式或空閑模式時,寄存器中的內容保持不變。


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