基于單片機(jī)控制的射頻通信基站的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容。目前有線通信技術(shù)始終是市場(chǎng)的主流，這也是在空間區(qū)域不能自由布線的最大瓶頸，而無(wú)線通信技術(shù)是該問(wèn)題一個(gè)很好的通信方案。以成品的無(wú)線通信芯片作為通信媒介更能解決基礎(chǔ)硬件搭建調(diào)試及后期維護(hù)的難度。本文采用同類(lèi)產(chǎn)品中性價(jià)比較高的芯片NRF24L01，配合簡(jiǎn)單外圍電路和降低芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制，很好地解決了這一問(wèn)題。

本文的控制部件選用AT89C51型單片機(jī)。由于這種芯片只有SPI 通信接口，而目前常用的單片機(jī)都沒(méi)有這種接口，因此需要對(duì)該芯片的通信時(shí)序進(jìn)行模擬，所以在控制器里編程時(shí)要嚴(yán)格按照芯片工作時(shí)序進(jìn)行。

1 系統(tǒng)硬件組成

NRF24L01芯片是具有2.4GHz內(nèi)嵌基帶通信協(xié)議引擎功能的收發(fā)芯片。通過(guò)SPI接口對(duì)芯片內(nèi)部寄存器映射操作，可以使其在空中的傳輸速度最大達(dá)到2 Mb/ s。

該芯片主要特點(diǎn)包括GFSK調(diào)制技術(shù)：126RF頻道滿足多點(diǎn)通信需要1~ 2 Mb/ s空中數(shù)據(jù)傳輸速率內(nèi)置硬件CRC檢錯(cuò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信地址控制：發(fā)送方電源可以通過(guò)編程輸出0 dBm，-6dBm，-12dBm，-18dBm：芯片可以通過(guò)軟件設(shè)置地址，確保通過(guò)地址認(rèn)證雙方才能通信： 接收方采用集成通道過(guò)濾器，可編程的增益設(shè)置：主機(jī)接口采用4根SPI硬件接口線，最大8Mb/ s傳輸速率，3個(gè)32字節(jié)的TX與RX的FIFO寄存器，5V容抗輸入。

該芯片引腳功能如圖1所示，引腳1為CE數(shù)字信號(hào)輸入，引腳2為CSN數(shù)字信號(hào)輸入，引腳3為SCK數(shù)字信號(hào)輸入，引腳4為MOSI數(shù)字信號(hào)輸入，引腳5為MISO數(shù)字信號(hào)輸出，引腳6 為IRQ數(shù)字信號(hào)輸，引腳7，15， 18為VDD電源，引腳8，14，17為VSS電源，引腳9為XC2模擬輸出，引腳10為XC1模擬輸入，引腳11為VDD_PA電源輸出，引腳12為ANT1射頻，引腳13為ANT2射頻，引腳16為IREF模擬輸入，引腳19為DVDD電源，引腳20為VSS 電源。

在硬件搭建時(shí)特別要注意在SPI接口與51單片機(jī)的P0引腳相接時(shí)需要接10kΩ的上拉電阻，其余的接口不需要。VCC引腳接入電壓范圍為1. 9~ 3. 6 V，不能在這個(gè)區(qū)間之外，超過(guò)3.6V將會(huì)燒毀模塊，推薦電壓3.3V。因?yàn)檫@樣可以直接和NRF24L01模塊的I/ O口線連接。如果是其他系列的單片機(jī)，其電源是5V，單片機(jī)I/O口輸出電流如果超過(guò)10 mA時(shí)需要串聯(lián)電阻分壓，否則容易燒毀模塊。例如AVR系列單片機(jī)電源是5V，需串接2 kΩ的電阻。

圖1 NRF2401 芯片引腳功能圖。