基于SX1233的無線手持終端的設(shè)計(jì)方案

SX1233 具備發(fā)射、接收和睡眠模式下的低功耗，從而延長了電池壽命。由于在1.8~3.6 V 工作范圍內(nèi)有恒定的RF 性能，即使不用穩(wěn)壓器，在電池壽命快要終止時(shí)也能保證穩(wěn)定的通信[5].另外，采用True RFTM 技術(shù)，無需使用SAW 濾波器，在獲得低成本外接元件數(shù)的同時(shí)， 仍能滿足ETSI 與FCC 的規(guī)定。SX1233 還集成了VCO 儲(chǔ)能器、PLL 環(huán)濾波器以及一個(gè)RF 開關(guān)，進(jìn)一步減少了總物料數(shù)。

SX1233 中集成的封包引擎可卸除微控制器的RF 封包工作，從而解放出微控制器的資源，或者讓設(shè)計(jì)者選擇一種成本更低或功耗更低的替代方案。封包引擎還可通過CRC錯(cuò)誤檢查、AES-128 加密和一個(gè)66 字節(jié)的FIFO,提供數(shù)據(jù)包的傳輸安全性。

SX1233 的頻率范圍為290~1 020 MHz,已通過全球規(guī)范的認(rèn)證，包括歐盟（ETSI EN 300-220-1）、北美（FCC part 15），以及韓國和日本的ARIB 監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。它還支持全球的調(diào)制格式（FSK、GFSK、MSK、GMSK、OOK）。

為了防止射頻干擾，無線收發(fā)單元采用射頻板材單獨(dú)制版， 并用金屬罩對(duì)其進(jìn)行屏蔽， 通過10×2 連接器與主板相連。如圖2 所示，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的P1 口和P2 口能夠接受外部上升沿或下降沿的中斷輸入，所以DIO0-DIO5 分別與單片機(jī)的P2.0-P2.5 連接，便于數(shù)據(jù)收發(fā)過程中的狀態(tài)檢測。SPI 口連接單片機(jī)的P3.0-P3.3,將單片機(jī)的USART0 設(shè)置為SPI 工作模式，單片機(jī)通過該SPI 口對(duì)SX1233 進(jìn)行參數(shù)配置、控制和數(shù)據(jù)收發(fā)。RESET 和RXTX 腳分別接P3.4 和P3.5.

圖2 射頻收發(fā)單元電路圖

在手持終端的設(shè)計(jì)中，SX1233 的可設(shè)置參數(shù)包括頻段、發(fā)射功率、數(shù)據(jù)傳輸速率， 這些參數(shù)存放在MCU 的FLASH存儲(chǔ)器中，即使發(fā)生掉電情況也不會(huì)丟失，用戶可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置。其余參數(shù)不可改變。

1.3 鍵盤和LCD 顯示單元

鍵盤包括開關(guān)鍵、功能鍵、數(shù)字加一鍵、光標(biāo)移動(dòng)鍵。4 鍵接MCU 的P1.0-P1.3 口， 由于P1 口能夠接受外部上升沿或下降沿中斷[6],因此可采用中斷式按鍵編程方式，有助于節(jié)省功耗。

LCD 為定制的段式液晶，MSP430F449 內(nèi)有LCD 驅(qū)動(dòng)模塊，因此既節(jié)省了成本也減小了體積。它的LCD 驅(qū)動(dòng)模塊最大顯示段數(shù)為40×4=160 段，能夠直接顯存讀寫，控制顯示，自動(dòng)產(chǎn)生液晶驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 支持4 種LCD（static,2mux,3mux,4mux），并支持閃爍功能[7].

1.4 電源管理單元

手持終端采用3.6 V 鋰電池供電， 由于所采用的MCU、無線收發(fā)模塊、LCD 均為3.3 V 供電器件，因此可直接使用電池電源。MCU 采用基本定時(shí)器1 分鐘定時(shí)檢測電源電壓，當(dāng)電池電壓低于3.0 V 時(shí)主動(dòng)報(bào)警。檢測的方法是將電源電壓分壓一半送入P6.3 口， 采用MCU 內(nèi)部產(chǎn)生的2.5 V 參考電平， 利用MCU 內(nèi)部的AD 轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)A/D 轉(zhuǎn)換即可計(jì)算出實(shí)際電源電壓的大小。

2 軟件設(shè)計(jì)

軟件的開發(fā)環(huán)境為IAR Embedded Workbench, 使用C430 語言。系統(tǒng)的無線通信部分采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS 協(xié)議，為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信方式。主機(jī)由設(shè)在廚房的基站組成，從機(jī)為手持終端，每一個(gè)手持終端都擁有一個(gè)唯一的地址，工作方式為主站輪詢，從站監(jiān)聽的方式。系統(tǒng)軟件的主要流程如圖3所示。