基于RF2．4 GHz的超低功耗無線數(shù)傳系統(tǒng)設(shè)計

EMl98810有兩種檢測收發(fā)數(shù)據(jù)包長度的方法：一種是自動在數(shù)據(jù)幀內(nèi)檢測出來，最大幀長度不能超過255字節(jié)。先設(shè)置Reg57的第13位為1，則發(fā)送或接收數(shù)據(jù)區(qū)中的第1個字節(jié)就代表數(shù)據(jù)的長度，幀控制器會自動控制收發(fā)開始與停止。另外一種是保持發(fā)射或接收的狀態(tài)不變，通過外接MSP430F247來控制數(shù)據(jù)包的正確發(fā)送與接收。
發(fā)送數(shù)據(jù)流程如圖5所示。在發(fā)射數(shù)據(jù)時，先設(shè)置Reg7的第8位為1，允許在內(nèi)部狀態(tài)機(jī)控制下進(jìn)入數(shù)據(jù)發(fā)射狀態(tài)，再設(shè)置Reg7的O～6位為所選通道。在發(fā)送前導(dǎo)尾區(qū)數(shù)據(jù)前，MSP430F247必須將數(shù)據(jù)放人FIFO中，如果數(shù)據(jù)長度超過63字節(jié)，應(yīng)該分多次寫入。FIFO_flag=1表示FIFO為空，MSP430F247利用此信號作為中斷請求，保證發(fā)送數(shù)據(jù)寫入FIF0的實時性，在數(shù)據(jù)發(fā)送完成后PKT_flag=1。

如果設(shè)置Reg7[7]=1和Reg7[O～6]為與發(fā)射相同的通道，則芯片進(jìn)入自動接收狀態(tài)，接收數(shù)據(jù)流程如圖6所示。當(dāng)檢測到同步字后會自動進(jìn)行數(shù)據(jù)包的接收解碼，接收完成后進(jìn)入待機(jī)模式。如果接收數(shù)據(jù)超過63字節(jié)，則有FIFO_flag=1，MSP430F247利用此信號作中斷請求以保證讀出數(shù)據(jù)的實時性。

在進(jìn)行超低功耗設(shè)計時，MSP430F247可以設(shè)置定時器中斷。平常處于LPM3或LPM4模式，要發(fā)送數(shù)據(jù)時產(chǎn)生定時器中斷，同時控制EMl98-810處于待機(jī)或睡眠模式。MSP430F247工作在LPM3模式下電流為O．8μA左右，LPM4模式下電流為0．1μA左右。EMl98810正常情況下發(fā)射電流26 mA，接收電流25 mA，待機(jī)電流1．9mA；睡眠模式下為3．5μA。若將EMl98810設(shè)置為睡眠模式，將MSP430F247設(shè)置為LPM3模式，則系統(tǒng)耗電僅為4．3μA，使用干電池供電完全可行。
MSP430F247通過SPI接口與EMl98810相連，進(jìn)入LPM3模式和退出LPM3模式的程序如下：

將EMl98810的Reg48的第2位設(shè)置為1，并將SPI_SS設(shè)為高電平，則進(jìn)入睡眠模式；如再將SPI_SS設(shè)為低電平，則EMl98810會自動喚醒，退出睡眠模式。

結(jié)語
經(jīng)過實際電路連接后測試，數(shù)據(jù)發(fā)送端在進(jìn)行500kbps速率下連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)時，整個系統(tǒng)電流為28．2 mA，接收數(shù)據(jù)端的電流為26．1 mA；當(dāng)發(fā)射端進(jìn)入到睡眠模式時電流為5．2μA；當(dāng)接收端進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)LPM3后，整個系統(tǒng)電流為l．9 mA。按照2節(jié)干電池容量1 300 mAh計算，間隔1 min發(fā)送100字節(jié)數(shù)據(jù)，考慮單片機(jī)模式切換時間，則在500 kbps速率下：
發(fā)送數(shù)據(jù)所需時間為5 ms，1小時耗能：
28．2mA×5ms×60次=8460(mA?ms)
睡眠模式下1小時耗能：
5．2μA×3600S×1000ms=18720(mA?ms)
發(fā)送狀態(tài)下可以工作的時間為：
(1300mA×3600S×1000ms)／(18720+8460)=172185h
即2節(jié)干電池供電時可以工作20年。同樣，可以計算出接收狀態(tài)下可以工作683小時(大約28天)。因此本設(shè)計可以適合長期進(jìn)行低功耗無線數(shù)據(jù)采集方面的應(yīng)用。