LPC1766與Si4432的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文設(shè)計(jì)了一種基于微功率無線收發(fā)芯片Si4432的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用ARM Cortex—M3核芯片LPC1766，通過SSP控制器操作射頻收發(fā)芯片，詳細(xì)論述了芯片基于時(shí)序的編程方法。該方案的運(yùn)用可以實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的可靠收發(fā)，具有良好通信效果。
關(guān)鍵詞：微功率；無線數(shù)據(jù)傳輸；遠(yuǎn)程控制

引言
隨著社會(huì)的發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代辦公大樓及高層建筑中，空調(diào)在改善和提高建筑物內(nèi)部環(huán)境質(zhì)量的同時(shí)，也帶來了巨大的能源消耗。在現(xiàn)代樓宇建筑中，每年的夏冬兩季建筑物的大部分能耗被空調(diào)所占據(jù)，因此如何通過科學(xué)的方法降低空調(diào)能耗，是一個(gè)亟待解決的問題。
積極地開發(fā)與合理地運(yùn)用節(jié)能控制技術(shù)，將分散的空調(diào)進(jìn)行集中統(tǒng)一的管理是降低空調(diào)能耗的有效途徑。隨著傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種信息數(shù)據(jù)的檢測、傳送、分析處理都具備了實(shí)現(xiàn)的條件和手段，促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的迅猛發(fā)展，使分體空調(diào)控制的集中化、網(wǎng)絡(luò)化成為可能。
通過研究物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成及實(shí)際應(yīng)用模式，探索將其引入到分體空調(diào)集中控制系統(tǒng)中來，構(gòu)建一套基于物聯(lián)網(wǎng)的分體空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)。由于各個(gè)感知節(jié)點(diǎn)分布較廣，傳統(tǒng)單一的有線傳輸方式在某些應(yīng)用中存在傳輸不穩(wěn)定、人機(jī)交互性不夠好、控制實(shí)時(shí)性不強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)不夠融合、布線不方便等缺點(diǎn)。因此，信息傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)建成基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有線和無線相結(jié)合的混雜網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將數(shù)據(jù)匯聚至集中器統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)分體空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、能耗以及環(huán)境狀況等數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定的傳輸。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3．3 無線數(shù)據(jù)發(fā)送和接收
3．3．1 射頻芯片初始化及參數(shù)設(shè)置
Si4432有兩個(gè)只讀類型的寄存器：Reg00(內(nèi)部地址為00h的寄存器)表示設(shè)備類型碼，Reg01表示版本代碼，其值在芯片出廠時(shí)已固定，后期不可更改。在此，可以在初始化時(shí)通過讀取Reg00和Reg01的值，來判斷Si4432是否已正常啟動(dòng)。
首先初始化LPC1766，啟動(dòng)SSP1控制器。讀取Si4432的Reg03和Reg04，將自動(dòng)清除中斷標(biāo)志，并釋放nIRQ引腳。向Reg07寫入0x80，即最高位置1，將復(fù)位所有的內(nèi)部寄存器為默認(rèn)狀態(tài)，延時(shí)10 ms等待Si4432正常工作后，統(tǒng)計(jì)啟動(dòng)次數(shù)。在Reg00和Reg01的值均滿足條件之后，再往相應(yīng)的寄存器中填入通信參數(shù)，隨后立即進(jìn)入接收狀態(tài)。其流程如圖5所示。

3．3．2 無線發(fā)送程序
在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，先將芯片設(shè)置為掛起(IDLE)狀態(tài)。指定待發(fā)送數(shù)據(jù)包的長度，再向發(fā)送FIFO中填入相應(yīng)字節(jié)數(shù)的數(shù)據(jù)。配置中斷返回類型為“數(shù)據(jù)包發(fā)送完畢中斷”，即在Si4432將數(shù)據(jù)成功發(fā)送出去之后，通過中斷通知LPC1766。隨后使能發(fā)送，Si4432將自動(dòng)在數(shù)據(jù)幀中添加同步字等參數(shù)。其流程如圖6所示。

3．3．3 無線接收程序
當(dāng)Si4432接收到數(shù)據(jù)時(shí)，將通過中斷觸發(fā)的方式，通知LPC1766來處理。首先獲取中斷狀態(tài)，判斷中斷的類型。如果是“數(shù)據(jù)包發(fā)送完畢中斷”，則將射頻切換到接收狀態(tài)；如果是“有效數(shù)據(jù)包接收中斷”，則讀取數(shù)據(jù)包的長度值，然后在FIFO中取出指定長度值的數(shù)據(jù)。重新配置“有效數(shù)據(jù)包接收中斷”，復(fù)位接收FIFO，設(shè)置模塊處于接收狀態(tài)。當(dāng)中斷處理函數(shù)結(jié)束之后，重新返回到中斷前處理的程序。其流程如圖7所示。

結(jié)語
本文介紹了一種基于LPC1766和Si4432的無線通信系統(tǒng)。對具體的硬件電路連接和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，著重論述了通過SSP控制器與Si4432交互的時(shí)序編程方法。經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)通信可靠、穩(wěn)定性強(qiáng)，具有良好的工程應(yīng)用效果。