基于ARM7的數(shù)據(jù)采集與無線傳輸模塊設(shè)計(jì)

Shock Burst TM模式：與射頻數(shù)據(jù)包有關(guān)的高速信號(hào)處理都在nRF905片內(nèi)進(jìn)行，數(shù)據(jù)在微控制器中低速處理，但在nRF905中高速發(fā)送，因此中間有較長(zhǎng)時(shí)間的空閑，這很有利于節(jié)能。由于nRF905工作于ShockBurst TM模式，因此使用低速的微控制器也能得到較高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。在Shock Burst TM接收模式下，當(dāng)一個(gè)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(zhǔn)備好(DR)兩引腳通知微控制器。在Shock Burst TM發(fā)送模式，nRF905自動(dòng)產(chǎn)生字頭和CRC校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過程完成后，數(shù)據(jù)準(zhǔn)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Shock Burst TM收發(fā)模式有利于節(jié)約存儲(chǔ)器和微控制器資源，同時(shí)也減小了編寫程序的時(shí)間。
2．2 LPC2220與無線收發(fā)模塊的連接
nRF905無線收發(fā)器電路模塊與LPC2220開發(fā)板連接的硬件框圖如圖2所示，LPC2220處理器可以通過SPI接口及相關(guān)指令訪問nRF905的寄存器。LPC2220中具有兩個(gè)完全獨(dú)立的SPI控制器：SPI0和SPI1。此處采用SPI0，其可配置為SPI主機(jī)或從機(jī)，支持全雙工數(shù)據(jù)通信，最大數(shù)據(jù)率為外設(shè)時(shí)鐘的1／8。電路天線部分使用高增益天線，在理想狀況下，傳輸距離可達(dá)800 m以上。

當(dāng)ARM有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，通過SPI接口，按時(shí)序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的壓縮數(shù)據(jù)傳輸到nRF905無線收發(fā)芯片中，再通過天線發(fā)送出去，這樣完成了對(duì)1幀壓縮數(shù)據(jù)的傳輸。SPI接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時(shí)確定。ARM置高nRF905的TRX_CE，TX_EN管腳，激發(fā)nRF905的Shock Burst TM發(fā)送模式。P0.13管腳與DR管腳相連，通知ARM數(shù)據(jù)己發(fā)送完，P0.7管腳與CSN管腳相連，由主機(jī)ARM激活，決定從機(jī)nRF905是否開始讀取數(shù)據(jù)。

nRF905與LPC2220兩個(gè)這樣的模塊連接即可組成一個(gè)無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，如圖3所示。串口通信時(shí)，通信雙方必須要求相同的波特率才不會(huì)丟幀；同時(shí)也必須要求一致的通信數(shù)據(jù)格式，這都是通過LPC2220芯片的UART通信接口模塊進(jìn)行設(shè)置的。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
基于nRF905的無線傳輸模塊最終實(shí)現(xiàn)了低功耗遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析表明：當(dāng)傳輸模塊工作在868 MHz頻段時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1 000 kbit·s-1；若采用高增益天線，則可使傳輸距離達(dá)到800 m以上，且表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語
嵌入式系統(tǒng)以其本身體積小巧便攜、實(shí)時(shí)性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，成為多領(lǐng)域共同研究的熱點(diǎn)。文中采用ARM7作為控制器，其結(jié)構(gòu)小巧，與外設(shè)連接提供了穩(wěn)定可靠的硬件架構(gòu)、功耗小、性能穩(wěn)定、維護(hù)方便；不僅降低了成本，并且有效實(shí)現(xiàn)了高精度、高速、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集，提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性。此外，設(shè)計(jì)的無／線收發(fā)模塊，采用nR9905通過SPI接口同微拉制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，通過ShoekBurstTM收／發(fā)模式進(jìn)行無線數(shù)據(jù)發(fā)送，收／發(fā)可靠，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。當(dāng)工作在868 MHz頻段時(shí)，數(shù)據(jù)發(fā)送／接收速率為1 000 kbit·s-1，收／發(fā)距離可達(dá)十幾m，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)高速傳輸。