基于nRF905的LED屏無線通信設計

　　現(xiàn)行市場上的LED屏，多采用異步串口、TCP/IP接口等有線和GPRS無線進行通信。對于裝修計劃中的LED屏，即使提前布線或預留線纜空間，在線纜損壞或調(diào)試LED屏還是有諸多不利條件。技術(shù)成熟的GPRS無線模塊，價格昂貴，不適用于大眾場合。針對普遍使用的串口通信控制的LED屏，本文介紹了采用nRF905芯片為核心的硬件電路，論述了無線通信系統(tǒng)中的功耗估計、速率適配、串口與無線的通信協(xié)議設計和嵌入式單片機的軟件設計，實現(xiàn)單片機控制串口的無線通信。

　　1 硬件設計

　　1.1 硬件總體框圖

　　硬件框圖如圖1和圖2所示。圖1為上位機框圖，電路板上的單片機收到計算機發(fā)來的控制數(shù)據(jù)，通過無線模塊轉(zhuǎn)發(fā)。圖2為下位機框圖，單片機將無線模塊收到的數(shù)據(jù)，通過串口發(fā)給LED屏的電路控制板。LED屏回復數(shù)據(jù)的傳輸方向正好相反。

　　采用ProtelDXP繪制電路原理圖和雙面PCB板，使用JTAG mk II在AVR Studi04下編寫基于單片機的嵌入式軟件，采用GCC編譯器進行編譯連接。

　　1.2 電路設計

　　(1)單片機ATmega16A

　　采用芯片LM1117將DC 9 V穩(wěn)壓到DC 3.3 V，對單片機ATmega16A、芯片nRF905、芯片MAX3232進行供電。串口通信采用芯片MAX3232進行邏輯電平的轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)采用高性能、低功耗的8位AVR微處理器ATmega16A單片機。該單片機具有16 KB的系統(tǒng)內(nèi)可編程FLASH、512 B的E2PROM和1 KB的SRAM，供嵌入式軟件使用;在線調(diào)試的JTAG端口，豐富了系統(tǒng)的調(diào)試手段;獨立的定時器和可編程的串口，加強了系統(tǒng)的功能。單片機ATmega16A上的SPI接口，可保證無線芯片nRF905的無縫連接。

　　(2)無線芯片nRF905

　　NORDIC公司的無線芯片nRF905采用高效的GFSK調(diào)制，使用開放的ISM頻段，工作速率可達50 Kb/s，收發(fā)模式切換時間短，功耗低，內(nèi)置硬件CRC校驗和點對多點的通信地址控制，這些優(yōu)點特別適合工業(yè)控制場合。

　　1.3 可行性分析

　　1.3.1 通信速率

　　nRF905無線收發(fā)芯片的最高工作速率50 Kb/s。PC機端的控制軟件可以設置串口的工作速率，典型波特率設置為9 600 b/s或115 200 b/s。串口的波特率的每個字節(jié)加上起始位、停止位和奇偶校驗位，經(jīng)計算，串口工作速率小于無線芯片的工作速率，因此，可以采用無線芯片nRF905轉(zhuǎn)發(fā)串口數(shù)據(jù)進行通信。