一種基于FPGA的RFID無線通信系統(tǒng)的實現(xiàn)

　　1．2．2 NRF905配置與工作過程

　　nRF905的所有配置都通過SPI接口進行。SPI接口由5個寄存器組成，一條SPI指令用來決定進行什么操作。SPI接口只有在掉電模式和Standby"模式是激活的。

　　其中SPI接口的5個寄存器分別為：

　　(1)狀態(tài)寄存器：寄存器包含數(shù)據(jù)就緒DR和地址匹配AM狀態(tài)。

　　(2)RF配置寄存器：寄存器包含收發(fā)器的頻率、輸出功率等配置信息。

　　(3)發(fā)送地址：寄存器包含目標器件地址，字節(jié)長度由配置寄存器設置。

　　(4)發(fā)送有效數(shù)據(jù)：寄存器包含發(fā)送的有效Shock Burst數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，字節(jié)長度由配置寄存器設置。

　　(5)接收有效數(shù)據(jù)：寄存器包含接收到的有效ShockBurst數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，字節(jié)長度由配置寄存器設置。在寄存器中的有效數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)準備就緒DR指示。

　　ShoekBurst技術使nRF905能夠提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，而不需要高速控制器來進行數(shù)據(jù)處理或時鐘覆蓋。通過將與RF協(xié)議有關的高速信號處理放到芯片內(nèi)，nRF905提供給應用控制器一個SPI接口，速率由微控制器自己設定的接口速度決定。nRF905通過ShockBurst工作模式在RF以最大速率進行連接時降低數(shù)字應用部分的速度來降低在應用中的平均電流消耗。在ShockBurst RX(接收)模式中，地址匹配AM和數(shù)據(jù)準備就緒DR信號通知控制器一個有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成。在ShockBurst TX(發(fā)送)模式中，nRF905自動產(chǎn)生前導碼和CRC校驗碼，數(shù)據(jù)準備就緒DR信號通知控制器數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成。

　　1．3 SPI模塊

　　1．3．1 SPI總線介紹

　　SPI(Serial Parallel Bus)總線是Motorola公司提出的一個同步串行外設接口，容許CPU與各種外圍接口器件，以串行方式進行通信。它使用4條線：串行時鐘線(SCK)、主機輸入／從機輸出線(MISO)、主機輸出／從機輸入線(MOSI)、低電平有效的使能信號線(SS)。這樣，僅需3～4根數(shù)據(jù)線和控制線即可擴展具有SPI接口的各種I／0器件。

　　SPI總線模式的數(shù)據(jù)是以字節(jié)為單位進行傳輸?shù)?一次傳輸可以傳多個字節(jié))，每字節(jié)為8位，每個命令或者數(shù)據(jù)塊都是字節(jié)對齊的(8個時鐘的整數(shù)倍)。數(shù)據(jù)按位傳輸，高位在前，地位在后，為全雙工通信，數(shù)據(jù)傳輸速度總體來說比I2C總線要快，速度可達到每秒幾兆比特。SPI接口是以主從方式工作的，這種模式通常有一個主器件和一個或多個從器件。在本文設計的無線通信系統(tǒng)中，由FPGA實現(xiàn)的SPI總線接口模塊為主機，NRF905的SPI模塊為從機。

　　SPI時序模式的選擇：

　　SPI接口有4種不同的數(shù)據(jù)傳輸時序，取CPOL和CPHL這兩位的組合。CPOL是用來決定SCK時鐘信號空閑時的電平；CPOL=O，空閑電平為低電平，CPOL=1時，空閑電平為高電平。CPHA是用來決定采樣時刻的，CPHA=0，在每個周期的第一個時鐘沿采樣；CPHA=1，在每個周期的第二個時鐘沿采樣。

　　圖2為NRF905的SPI接口的時序圖，由此本文設計的SPI工作模式是在CPOL=O，CPHA=O這種時序下。