基于msp430单片机的窄带无线数据传输模块的设计

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1、基于MSP430单片机的窄带无线数据传输模块的设计党朝发，毕学军，王小振，肖庆，金丽亚（装甲兵工程学院信息工程系，北京100072）摘要：针对窄带无线电台模拟信道传输数据信息所存在的局限性问题，研究设计了基于MSP430单片机为核心的窄带无线数据传输模块，充分利用MSP430系列单片机的主要特点功能，分析研究窄带无线数据传输模块的基本组成结构和部分硬软件设计技术方案。在通信电路、数据处理、调制解调、电源管理和抗干扰及传输距离等方面做了较深入的研究探析，实现在短波、超短波窄带无线电台的模拟信道上进行较高速率的数据通信，提高了信息传输的速度，增大了信息传输的容量，增

2、强了信息传输的可靠性，为窄带无线数据通信系统的研究应用及发展提供了重要的指导作用。.jyqker对时钟进行分频，从而提高时钟频率，使数/模及模/数转换时能有更快的采样率或转换速度，以保持转换的精度，实现更高频率的波形产生。在外部使用可编程控制放大器对波形进行调整，利用滤波器对波形进行优化，以满足更高精度和更好波形的要求。2.5数据存储电路窄带无线数据传输模块主要利用单片机内部的FLASH存储器，存放Bootloader、模块驱动程序和应用程序等。为确保系统能够传输较大容量的信息，并防止系统通信过程中数据传输的中断，使信息无法发送出去从而造成数据的丢失。在设计中采

3、用了IS62LV系列数据存储器及外围器件，使数据存储器具有较大的容量（设计容量为64KB）和较低的功耗、高可靠性及高速率的数据存取功能。在发送信息时将计算机送来的信号信息首先经过输入缓存后并进行放大，然后再经单片机中微处理器内部的SD16进行数/模转换后把数据存入专用数据存储器；在接收信息时将无线电台传送来的信息送入SD16进行模/数转换和缓存，然后再将转换后的数据存入专用的数据存储器。2.6调制解调电路在窄带无线信道上，通常存在有较为严重的各种电磁干扰，因此在数据通信时，如果采用PSK，ASK等调制方式，将会导致数据传输过程中的误码率增大、可靠性降低。因此，在

4、窄带无线数据传输模块的设计方案中，选用了CMX469系列芯片完成信息传输过程中的调制与解调功能，并利用了单片机内部自有抗干扰能力强的GFSK高斯频移键控调制方式，它能有效地克服窄带无线数据通信过程中，由于存在各种干扰所造成的误码。同时，为有效提高数据传输速率，选取了对调制方式更加有利的同步通信方式，这与异步传输方式相比，其窄带无线通信系统的数据传输速率提高了20%左右。2.7电源管理电路电源是窄带无线数据传输模块单元集成的重要部分之一。在设计中，为了减少体积，增加使用的方便性，采用了计算机主板上的USB或内部其他相应的5V电源供电和电台内部相应的5V电源供电。运

5、用电源管理的方法对电源进行分配，主要使用AMS1117系列电源开关作电源控制，在整个电路中通过整流变换、稳压滤波等方式，将提供的5V电源转换成电路中所需要稳定可靠的（5±0.5)V电源等，并通过单片机的数字信号控制电源的使用，充分提高了电源的利用率，有效降低了数据传输模块的功耗。3主要软件设计在MSP430系列单片机中应用C语言编程[6]时，与标准C语言编程具有较高的兼容性，且在软件设计过程中用选择模块化的方法，使程序结构化更加清晰明了。因此，用C语言进行软件编程，提高了软件的开发调试效率，编写的串口控制软件稳定可靠、可移植性好，并为系统的扩展起到了重要作用。在

6、软件模块设计中，主要有数据处理转换、编码加密、解码纠错及发送接收等模块程序。当系统在工作状态下，对程序实行初始化处理，主要是对单片机、收发控制等状态进行设置。中断程序控制流程及收发控制程序流程如图3，图4所示。4主要抗干扰措施设计为了有效地降低系统在数据传输过程中的误码率，提高其抗电磁干扰能力，系统在设计过程中，一是采用了高斯频移键控（GFSK）调制方式和曼彻斯特编码/解码及其纠错编解码技术，使用内置完整的通信协议和CRC校验电路；二是在软件设计中使用了高效的循环交织纠检错编码和编码加密的方法，并对超过纠错范围的差错，采用检错重发及多次发送优选等方法。在数据传输

7、过程中，由于随机干扰造成的随机错误和突发干扰造成的突发性错误进行有效的纠错，能够自动滤除信息传输过程中，由于空间电磁波干扰及相关因素导致所产生的错误数据及虚假信息，其抗突发干扰和灵敏度有较大的改善，具有较强的抗干扰能力和低误码率，系统特别适合长期工作和在较为恶劣环境条件下使用的基本要求。5实验结果分析实验及实际应用的主要性能参数如表1所示。同时系统的可靠性工作时间大于系统窄带无线电台和计算机正常工作的时间。6结语本文根据MSP430系列单片机的特点，充分挖掘单片机的功能及软、硬件资源，设计的数据传输模块能够实现数据信息的转换处理及收发控制，具有体积小、功耗低、构

8、成简单、集成度高、接口灵