基于ATmega16和nRF905的無線射頻收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中的無線數(shù)據(jù)傳輸主要由無線數(shù)據(jù)收發(fā)器nRF905、ATMEGA 16單片機(jī)和顯示部分組成。nRF905收發(fā)器與單片機(jī)ATMEGA16L間通過SPI口進(jìn)行通信。因此，軟件設(shè)計(jì)過程中的重點(diǎn)是nRF905數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過程。

2.1 nRF905的數(shù)據(jù)發(fā)送過程

發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的工作流程如圖5所示。當(dāng)MCU有遙控?cái)?shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)時(shí)，接收點(diǎn)的地址(TX-address)和有效數(shù)據(jù)(Tx-payload)將通過SPI接口傳送給nRF905。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使用協(xié)議或MCU來設(shè)置接口速度。

可用MCU設(shè)置TRX-CE，并使TX-EN為高電平來激活nRF905的ShockBurst傳輸。通過nRF905的ShockBurst可使無線系統(tǒng)自動上電，并完成數(shù)據(jù)包(應(yīng)加前導(dǎo)碼和CRC校驗(yàn)碼)的數(shù)據(jù)碼發(fā)送(100 kbps，GFSK，曼切斯特編碼)。

如果AUTO-RETRAN被設(shè)置為高電平，那么，nRF905將連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到TRX-CE被設(shè)置為低電平為止；而當(dāng)TRX-CE被設(shè)置為低電平時(shí)，nRF905則結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸，并將自己設(shè)置為standby模式。

2.2 nRF905的數(shù)據(jù)接收過程

當(dāng)系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)時(shí)，其接收數(shù)據(jù)流程圖如圖6所示。系統(tǒng)的工作過程如下：

首先，在650μs以后，nRF905將不斷監(jiān)測空中的信息；當(dāng)nRF905發(fā)現(xiàn)有和接收頻率相同的載波時(shí)，其載波檢測(CD)被置為高電平；此后，當(dāng)nRF905接收到有效地址時(shí)，地址匹配(AM)被置為高電平；

在這之后，當(dāng)nRF905接收到有效的地址包(CRC校驗(yàn)正確)時(shí)，nRF905將去掉前導(dǎo)碼、地址和CRC位，同時(shí)將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒位(DR)置為高電平，并用MCU設(shè)置TRX-CN為低電平，以進(jìn)入standby模式，從而使MCU能夠以合適的速率通過SPI接口讀出有效的數(shù)據(jù)；當(dāng)所有的數(shù)據(jù)讀出后，nRF905將AM和DR設(shè)置為低電平，以便使nRF905準(zhǔn)備進(jìn)入ShockBurst RX、ShockBurst TX或Powerdown模式。

3 結(jié)束語

無線射頻收發(fā)芯片nRF905內(nèi)置有天線，同時(shí)內(nèi)部集成有調(diào)制，解調(diào)、編碼／解碼等功能，故在通信過程中能自動生成前導(dǎo)碼和CRC校驗(yàn)，而不需要接人網(wǎng)絡(luò)就能享受通信服務(wù)。本設(shè)計(jì)根據(jù)nRF905的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)證明，其發(fā)射端能正確地將數(shù)據(jù)傳送出去；同時(shí)，經(jīng)nRF905發(fā)射后，接收端也能正確接收并顯示數(shù)據(jù)，有效通信距離大于200米。在有障礙物體的混凝土結(jié)構(gòu)的建筑內(nèi)測試，其有效直線通信距離大于50 m。此外，該系統(tǒng)采用了比較完善的軟件、硬件設(shè)計(jì)以及抗干擾措施，這樣，就可以保證系統(tǒng)工作的安全性和可靠性，并具有通用性，便于投入實(shí)際應(yīng)用，而且稍作改動就可以應(yīng)用到小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、生物信號采集，無線遙控等其它一些短距離無線通信領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的雙向傳輸，具有較好的市場應(yīng)用價(jià)值。