基于nRF401的通用智能無線收發(fā)裝置的設(shè)計

　　目前,在各種儀器儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),遙控測控系統(tǒng)中都需要嵌入無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)难b置,本文介紹了一種通過單片機(jī)w77e58對無線收發(fā)芯片nRF401進(jìn)行智能控制的通用無線收發(fā)裝置的設(shè)計方法,硬件電路的設(shè)計分為兩部分：無線射頻模塊的設(shè)計和控制模塊的設(shè)計。該裝置可以通過跳線的裝置選擇串口為rs232標(biāo)準(zhǔn)或ttl電平標(biāo)準(zhǔn),通過w77e58控制可以實現(xiàn)雙信道的切換,并可實現(xiàn)數(shù)據(jù)流控。

　　1 無線射頻模塊的設(shè)計

　　在本設(shè)計中,無線射頻模塊采用挪威nordic公司推出的nrf401無線收發(fā)芯片。該芯片使用433mhz ism頻段,是真正的單片uhf無線收發(fā)一體芯片,他在一個20腳的芯片中包括了高頻發(fā)射、高頻接收、pll合成、fsk調(diào)制、fsk解調(diào)、多頻道切換等,是目前集成度最高的無線數(shù)傳產(chǎn)品[1]。無線射頻模塊采用在板差分環(huán)形天線,天線端口的負(fù)載阻抗為380ω,其電路原理見圖1,圖中列出了各外圍元件的參數(shù),其中j1口為無線射頻模塊與控制模塊的接口。

　　在無線通信的過程中,由于外部環(huán)境的干擾,通常誤碼率比較高,即使發(fā)射方不發(fā)送數(shù)據(jù),接收方仍會經(jīng)常接收到由于外部干擾而產(chǎn)生的亂數(shù)據(jù),為了在接收的過程中區(qū)分接收到的數(shù)據(jù)是否為有效數(shù)據(jù),必須有一定的通信協(xié)議：

　?。?）兩個串口的數(shù)據(jù)發(fā)送均采用查詢方式,數(shù)據(jù)接收均使用中斷方式;

　?。?）數(shù)據(jù)幀包括幀首和數(shù)據(jù)兩部分,幀首使用雙字節(jié)0x55aa,數(shù)據(jù)部分為1b,即每幀占用3b,幀首和數(shù)據(jù)部分均采用十六進(jìn)制ascii碼傳送,確保協(xié)議的透明性;

　?。?）接收方如果接收到0x55 0xaa字節(jié),則說明接收到有效的數(shù)據(jù)幀,否則將該幀丟棄。

　　如果硬件電路設(shè)計合理,元器件的選擇恰當(dāng),再加上以上簡單的通信協(xié)議,則可將誤碼率控制在0.2％以下。

　　單片機(jī)上電后,首先對系統(tǒng)和串口進(jìn)行初始化,然后單片機(jī)進(jìn)入待機(jī)模式,直到兩個串口中的一個發(fā)生中斷硬轉(zhuǎn)為工作模式,處理中斷程序。主要的程序代碼如下：

　　3 硬件電路的測試

　　本設(shè)計中將控制模塊和無線射頻模式分開設(shè)計,控制模塊通過一單排7腳的接口控制射頻模塊,測試的步驟如下：

　　（1）將控制模塊和無線射頻模塊焊好,檢查確認(rèn)無虛焊、粘焊;

　?。?）先對控制模塊上電進(jìn)行測試,主要是測試控制模塊的串口0和串口1能否相互收發(fā)數(shù)據(jù),測試方法是通過板上跳線將串口0設(shè)置為rs232標(biāo)準(zhǔn),由于板上的串口1只有ttl電平標(biāo)準(zhǔn),必須外加電平轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換為rs232標(biāo)準(zhǔn),然后將兩個串口分別接到計算機(jī)的兩個串口上,將以上的程序?qū)懙?w77e58上,然后用串口測試軟件測試,如果串口0,1能相互收發(fā)數(shù)據(jù),便可開始對無線射頻模塊進(jìn)行測試;

　?。?）將無線射頻模塊的j1口與控制模塊的j6口焊接起來,上電進(jìn)行測試,按照以上的程序,上電時處于接收狀態(tài),可對txen,pwup,cs等管腳進(jìn)行測試,看是否與程序吻合;

　?。?）確認(rèn)射頻模塊上電處于接收狀態(tài)后,可測試nRF401地第4管腳是否為1.1v左右,如果是,則說明vco電感設(shè)計合理,否則要重新設(shè)計 pcb板,此外,nrf401在沒有數(shù)據(jù)接收時,仍會自動從dout發(fā)送隨機(jī)數(shù)據(jù),使用萬用表進(jìn)行測試時該引腳電壓應(yīng)為2.5v左右[4]。如有示波器可做更詳細(xì)的測試。

　　4 結(jié)語

　　由無線收發(fā)芯片nrf401、單片機(jī)w77e58、接口芯片max323等組成了一個智能控制無線收發(fā)裝置,該裝置具有通用性,可嵌入到各種儀器儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、遙控遙測系統(tǒng)中,實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的雙向傳輸。