串口通用無線數據傳輸系統設計

連柯

（廣東省電力通信有限公司，廣東廣州 510075）

串口通用無線數據傳輸系統設計

連柯

（廣東省電力通信有限公司，廣東廣州 510075）

提出一種低成本的通用無線數據傳輸系統設計，配備通用串行接口，可與所有具備通用串口的通信終端相連。系統由射頻收發器、單片機和通用串口組成，單片機用I/O口模擬硬件SPI接口，通過SPI接口連接射頻收發器，單片機外接STC232芯片擴展通用串行接口，給出了電路設計原理和系統應用方案，數據終端、數字話機、低速多媒體終端可通過無線傳輸系統實現點對點無線通信。

射頻收發器 單片機 串口

無線數據傳輸具有安裝方便、不需要布線、通信距離遠、成本低、效率高的諸多優點，廣泛應用在野外通信、軍事通信、工業無線網、智能家居等領域中。本文提出一種低成本的通用無線數據傳輸系統設計，配備通用串行接口，可與所有具備通用串口的通信終端相連，最大無線通信速率可以達到1Mbit/s。

1 系統總體設計方案

串口無線數據傳輸系統總體方案如圖1所示，由nRF24L01射頻收發器實現無線數據傳輸，STC232收發器擴展RS232串口，實現用戶接入，系統中央控制器為STC89C52單片機，實現對射頻收發器和232收發器的控制，并對數據進行緩存處理。任何具備RS232串口的通信終端都可接入該系統，實現最高1M bit/s的無線數據傳輸。

2 nRF24L01射頻收發機

nRF24L01是一款工業級內置硬件鏈路層協議的低成本單芯片廣播式無線射頻收發器。該器件工作于2.4GHz全球開放頻段，內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊，其輸出功率和通信頻道可通過程序配置。

nRF24L01結構如圖2所示。通過設置PWR_UP、CE、CS三個引腳，可使nRF24L01分別工作于接收/發送模式、配置模式、睡眠模式、關閉模式。當nRF24L01處于接收/發送模式時，可工作于兩種狀態：無線射頻模式和直接發送模式［1］［2］。

圖1 串口通用無線傳輸系統總體方案

圖2 nRF24L01結構圖

3 STC89C52單片機

ST C8 9 C 5 2是一種帶8 K字節可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。該器件采用高密度非易失存儲器制造技術，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容［3］。

圖3 通用無線傳輸系統電路連接圖

圖4 無線數據傳輸應用方案

STC89C52單片機擁有256字節RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路，是一種價格低廉的通用微處理器。

4 無線模塊與單片機的連接

單片機通過6個控制和數據信號線與nRF24L01相連接，如圖3所示。其中CSN為芯片的片選線，SCK為SPI時鐘，MISO和MOSI分別為SPI數據輸出和輸入，IRQ為可屏蔽中斷信號，CE為芯片模式控制線。CSN、SCK、MISO、MOSI構成了nRF24L01的硬件SPI端口。

nRF24L01與單片機的連接主要是nRF24L01的硬件SPI端口的連接，單片機可用I/O口P0.1-P0.4模擬硬件SPI口，IRQ和CE分別接單片機的P0.5和P0.0口。

5 RS232串口的擴展

如圖3所示，采用STC232芯片擴展一個RS232通用串口，STC232收發器的TTL/CMOS數據輸入端口TIN和數據輸出端口ROUT分別與單片機的TXD（P3.1）和RXD（P3.0）相連接，用于接收和發送與單片機之間通信的數據，STC232收發器的RS232端口RIN 和TOUT連接在一個標準DB9插座上，插座可與RS232接口的通信終端相連接。

6 無線數據傳輸應用方案

圖4為串口通用無線數據傳輸系統的典型應用方案，該傳輸系統尚不具備多節點組網互通功能，最典型的應用是兩個通信節點之間的點對點無線通信。數據終端、數字話機、低速多媒體終端可通過RS232串口連接無線傳輸系統，與通信對端的終端進行無線通信，其最高無線通信速率為1Mbps。

7 結語

本文提出的一種串口無線數據傳輸系統成本低廉、結構簡單、通用能力強，所有具備通用串口的通信終端都可以連接此無線傳輸系統從而實現無線通信?；诖藷o線傳輸系統，用戶可以很方便的實現無線語音通信、無線數據通信、無線視頻傳輸。

［1］Nordic Semiconductor. nRF24L01 Single Chip 2.4GHz Transceiver Product Specification，2007.

［2］張玉健.基于nRF24L01的無線溫濕度檢測系統設計［J］.物聯網技術，2012，12（1）：21-23.

［3］宏晶科技.STC89C51RC/RD+系列單片機中文指南，2005.

Propose a low-cost design of universal wireless data transmission system with universal serial ports， which can communicate with other terminals by serial ports. The system consists of RF transceiver， single chip and universal serial ports. Single chip microcomputer simulates hardware SPI interface by I/O interfaces and connects RF transceivers. It extends serial ports by STC232 chips. The circuit diagram and application schemes are provided. Point-to-point wireless communications can be achieved between two data terminals， two digital phones， or two low speed multimedia terminals.

RF transceiver single chip serial port

連柯（1972—），男，四川成都人，工程師，廣東省電力通信有限公司，工學學士。