基于射頻芯片nRF905的汽車TPMS系統(tǒng)設(shè)計
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3 nRF905的簡介
無線收發(fā)芯片nRF905是挪威Nordic公司推出的一款單片無線收發(fā)一體的芯片。nRF905足一款工作在433／868／915頻段上的單片射頻收發(fā)器，因為所使用的是國際上的ISM 頻段，因此并沒有所謂的頻段限制。nRF905由完全集成的電源管理、頻率合成器、調(diào)制接收器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)節(jié)器構(gòu)成。nRF905具有ShockBurst特點，能夠自動處理數(shù)據(jù)包中的前導(dǎo)碼和CRC校驗碼。通過SPI接口，可以很容易地對nRF905的配置操作進(jìn)行編程。nRF905的耗電量非常低。在發(fā)射模式下，以-10dBm的輸出功率進(jìn)行發(fā)射耗電最僅為11mA；同樣的功率在接收模式下耗電量為12.5mA。而其POWERDOWN掉電模式下則可以更加省電。
3.1 nRF905的控制模式
nRF905有兩種激活模式和兩種省電模式。
激活模式包括ShockBurst RX接收模式和ShockBurst TX發(fā)射模式。省電模式包括PowerDown andSPI-programming掉電和SPI編程模式和Standby andSPI-programming待機(jī)和SPI編程模式。
TRX_CE、TX_EN和PWR的設(shè)置決定了模式的控制，具體的控制如表2所列。
3.2 單片機(jī)與nRF905的連接
nRF905與外界的通信通過一個SPI接口來進(jìn)行，速率由微控制器設(shè)置的接口速度決定。在RX模式中，地址匹配(AM)和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒(DR)信號通知MCU一個有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成，微控制器即可通過SPI讀取接收的數(shù)據(jù)。在TX模式中，無線通信模塊自動產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC校驗碼，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒信號通知MCU數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成。
這里采用的是ATMEL公司生產(chǎn)的與8051完全兼容的AT89S52系列單片機(jī)，因為要和模塊進(jìn)行通信，而對模塊的控制郁是通過nRF905的SPI接口總線來進(jìn)行的，因為AT89S52沒有專門的SPI總線，因此在這里為了和nRF905的無線模塊通信則采用單片機(jī)的I／O端口進(jìn)行軟件編程模擬SPI的時序來實現(xiàn)SPI接口。這里把用來進(jìn)行模式控制的(TXEN、TRX_CE、PWR)管腳和SPI接口控制的(MISO、MOSI、SCK、CSN)管腳與單片機(jī)的P2端口對應(yīng)相連，狀態(tài)輸出的(AM、DR、CD)管腳與單片機(jī)P3端口的2到4位相連，圖2就是單片機(jī)與nRF905模塊的簡單的電路連接。
本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/197616.htm
4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計
4.1 SPI接口檢驗
因為對nRF905的控制都是通過內(nèi)置的SPI總線來進(jìn)行的，所以在進(jìn)行總的程序設(shè)計前必須確保單片機(jī)等操作系統(tǒng)能夠通過I／O口的模擬SPI總線與nRF905內(nèi)部進(jìn)行通信。因此本系統(tǒng)設(shè)計了一個用來檢驗SPI接口的程序部分。因為nRF905模塊內(nèi)部有一個配置寄存器，可以通過SPI對其進(jìn)行寫數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù)的操作，比較前后結(jié)果是否一樣還判斷SPI操作的正確性。
如果通過程序操作所得到的數(shù)組數(shù)據(jù)與寫入的數(shù)據(jù)完全相同的話，那么便可以說明進(jìn)行此操作的nRF905模塊的SPI接口一切均正常。
4.2 無線射頻通信的程序設(shè)計
這個系統(tǒng)的重點部分就足無線射通信部分，當(dāng)采集得到輪胎的壓力后，是否能夠快速的把數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸是TPMS系統(tǒng)的是否能正常工作的前提和保證。
無線射頻通信分為輪胎部位的發(fā)射部分和駕駛室的接收部分。
當(dāng)nRF905模塊進(jìn)行發(fā)送操作時，其主控單元(本系統(tǒng)中為單片機(jī))通過SPI接口把接收節(jié)點的地址和有效數(shù)據(jù)傳送到nRF905模塊。
發(fā)送模式的nRF905模塊內(nèi)部將完成：
(1) 無線系統(tǒng)自動上電；
(2) 數(shù)據(jù)包完成(加前導(dǎo)碼和CRC校驗碼)：
(3) 數(shù)據(jù)包發(fā)送(100kbit／s、GFSK、曼徹斯特編碼)。
為了保持系統(tǒng)通信的可靠性，本系統(tǒng)對nRF905的發(fā)射部分采用無線數(shù)據(jù)重發(fā)的工作原理，所以這里將TRX_CE設(shè)置為一直為高電平。具體的發(fā)射流程圖如圖3所示。
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