基于ｎＲＦ９０５的通用無線通信模塊的設(shè)計

摘要:本文介紹了基于無線收發(fā)芯片nRF905、以P89LPC922作為主處理芯片的通用無線通信模塊。該模塊具有性價比高、通信穩(wěn)定可靠、使用方便等特點。它可廣泛用于無線數(shù)據(jù)通信、無線報警及安全系統(tǒng)、無線開鎖、無線監(jiān)測、家庭自動化和玩具等諸多無線通訊領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞:nRF905；P89LPC922；無線通信

１ 引言：

隨著網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的飛速發(fā)展，無線通信以其成本低廉、擴展性好、受地理條件限制較少安裝施工簡便靈活等特點，與有線通信方式相比，無線通信具有很多優(yōu)點，在許多領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。本文基于nRF905的通用無線通信模塊具有485接口而且通信協(xié)議是透明的，可以與各種設(shè)備及儀表通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。它由基于nRF905的無線收發(fā)電路部分和標準485通信接口部分組成。

２ nRF905 和P89LPC922介紹

nRF905 是Nordic 公司推出的單片射頻收發(fā)器芯片， 工作電壓為 1. 9～3. 6V，工作于 433/ 869/915MHz的ISM頻段。由一個完全集成的頻率調(diào)制器、一個帶解調(diào)器的接收器、一個功率放大器、一個晶體震蕩器和一個調(diào)節(jié)器組成。可以很容易通過SPI接口進行編程配置。電流消耗很低。進入POWERDOWN 模式可以很容易實現(xiàn)節(jié)電。有四種工作模式：掉電和SPI編程模式、待機和SPI編程模式、發(fā)射模式及接收模式，由TRX_CE、PWR_UP和TX_ EN三個引腳控制。有五個寄存器：狀態(tài)寄存器、RF配置寄存器、發(fā)送地址寄存器、發(fā)送有效數(shù)據(jù)寄存器、接收有效數(shù)據(jù)寄存器，通過SPI讀寫數(shù)據(jù)。可自動處理字頭和CRC校驗，使用極為方便。

P89LPC922是PHILIPS公司推出的低成本，少引腳、高集成度FLASH單片機。在同一時鐘頻率下其運行速度是8051的6倍，所以只需較低的工作頻率即可達到同等的工作效率，更好的電磁兼容性能。適合于許多要求高集成度、低成本場合。可以滿足多方面的性能要求。

3 硬件設(shè)計

采用P89LPC922單片機作為控制芯片。用4個I/ O 口（P0.3、P0.4、P0.5 P0.6）與nRF905的SPI 接口相連實現(xiàn)對nRF905寄存器的讀寫；用3個I/ O 口（P0.0、P0.1、P0.2）檢測nRF905 的狀態(tài)；再用3個I/ O 口（P1.5、P1.6、P1.7）分別與nRF905的PWR_UP、TRX_CE和TX_EN三個引腳相連來控制nRF905的工作模式。電路圖如圖1所示。

在電路設(shè)計中，考慮到電磁兼容性問題，射頻電路對于電源噪聲相當(dāng)敏感 ，尤其是對毛刺電壓和高頻諧波。因此，在包含RF電路的PCB 板上 ，靠近集成電路電源引腳處分別去耦，隔開來自數(shù)字部分和來自RF部分的電源噪聲。同時在設(shè)計中 ，決不要讓兩個地信號共用一個接地過孔 ，這可能導(dǎo)致由于過孔連接在兩個焊盤之間產(chǎn)生串?dāng)_。

4 軟件設(shè)計

軟件設(shè)計包括P89LPC922單片機通過SPI接口對nRF905的控制和P89LPC922單片機串口的設(shè)計。首先通過SPI接口對nRF905的內(nèi)部寄存器進行配置。本程序設(shè)計選擇nRF905的工作頻段為433MHZ，輸出功率為+10dbm，正常工作模式，不重發(fā)數(shù)據(jù)包，發(fā)送和接收地址為4個字節(jié)，發(fā)送和接收的有效數(shù)據(jù)寬度為32個字節(jié)，nRF905的晶體震蕩頻率為16MHZ，CRC校驗允許，校驗位為8位。nRF905提供SPI接口的讀寫指令，當(dāng)CSN為低時，SPI接口開始等待一條新指令，任何一條新指令均由CSN的下降沿開始。單片機串口通信波特率選擇9600，8位無校驗位。

4.1 發(fā)送子程序設(shè)計

在發(fā)送時，置PWR_UP和TX_ EN為高電平，P89LPC922單片機通過SPI接口配置nRF905寄存器，要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入發(fā)送地址寄存器。延時650微秒。TRX_CE為高電平保持10微秒變?yōu)榈碗娖健?shù)據(jù)正在發(fā)送中等待DR是否為高電平，當(dāng)為高電平時數(shù)據(jù)發(fā)送完。進入待機模式。當(dāng)nRF905射頻配置寄存器中的AUTO_RETRAN字段為\"1\"時，nRF905不斷重發(fā)，直到 TRX_CE被置低；而當(dāng)TRX-CE被置低，nRF905發(fā)送過程完成，自動進入空閑模式；如果 TX_EN為低電平而TRX_CE繼續(xù)保持高電平，那么 nRF905芯片將在完成本次發(fā)送后，進入 RX模式并且進入預(yù)設(shè)的信道。流程圖如圖2。

4.2 接收程序設(shè)計

在接收模式時，TX_ EN為低電平TRX_CE為高電平650微秒后進入接收模式。當(dāng)nRF905檢測接收頻率的載波時，CD變?yōu)楦唠娖剑划?dāng)接收到一個有效的地址，AM變?yōu)楦唠娖健３绦蚺袛郃M是否為高電平，當(dāng)為高電平時微控制器把TRX_CE置低，nRF905進入空閑模式；微控制器通過 SPI口，以一定的速率把數(shù)據(jù)移到微控制器內(nèi)。數(shù)據(jù)被讀出后DR自動變?yōu)榈碗娖健RX_CE為低電平使其進入待機模式。當(dāng)正在接收一個數(shù)據(jù)包時，TRX_CE 或TX_EN引腳的狀態(tài)發(fā)生改變，nRF905立即把其工作模式改變，數(shù)據(jù)包則丟失。當(dāng)微處理器接到地址匹配引腳的信號之后，其就知道nRF905正在接收數(shù)據(jù)包，其可以決定是讓 nRF905繼續(xù)接收該數(shù)據(jù)包還是進入另一個工作模式。

結(jié)論

實驗表明，該模塊通信穩(wěn)定可靠，具有較好的抗干擾能力，有效距離在空曠地可達800米以上。可廣泛用于無線通訊領(lǐng)域。

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