ｎｒｆ９０５无线收发芯片原理及设计实现

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1、ＮＲＦ９０５无线收发芯片原理及设计实现　　摘要：介绍了无线收发芯片nRF905的功能，及其与51单片机的接口设计。单片机可以很容易地通过SPI接口访问nRF905，功耗低。多频道多频段，可以很方便地实现点对点及点对多点无线通信。?　　关键词：无线收发器；SPI接口；单片机?　　　　1引言?　　　　nRF905是NordicVLSI公司推出的一款无线收发芯片。32脚封装（32LQFN5x5mm），供电电压为1.9～3.6V，工作于433/868/915MHz三个ISM（工业、科学和医学）频道。可自动处理字头和CRC（循环冗余码校验）。

2、微处理器可以通过SPI接口及相关指令访问nRF905的寄存器。功耗低，高抗干扰GFSK调制，可跳频，载波检测输出，地址匹配输出以及数据就绪输出。nRF905适用于遥感、遥测、无线抄表、工业数据采集以及家庭自动化等领域。?　　　　2nRF905简介?　　　　2.1芯片结构?　　MOSI/MISO是发射／接收数据的通道；TRX_CE，TX_EN是收／发通道的控制端；P是接收到正确的数据包地址后芯片指示信号的输出端；DR是发射完一个数据包后芯片指示信号的输出端；uPCLK是芯片提供的一个可设置的时钟源信号输出端；ANT1和ANT2用于天线

3、部分；XC1和XC2外接电路构成了晶体振荡电路。nRF905片内集成了电源管理、晶体振荡器、低噪声放大器、频率合成器、功率放大器、通信协议控制等模块，曼彻斯特编码/解码由片内硬件完成，无需用户对数据进行曼彻斯特编码，因此使用非常方便。可自动处理字头和ＣＲＣ（循环冗余码校验），使用ＳＰＩ接口与微控制器通信，配置非常方便。由于nRF905采用抗干扰能力强的高斯频移键控（GFSK）调制方式，抗干扰能力强，能很好的减少噪声环境对系统性能的干扰。?　　2.2工作模式?　　nRF905有两种工作模式和两种节能模式。两种工作模式分别是接收模式和发

4、送模式，两种节能模式分别是关机模式和空闲模式。nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EN和P??功能，使得nRF905不需要使用昂贵的高速微控制处理器（MCU）对数据处理／时钟恢复，也能达到较高的数据率。通过在芯片上将所有的高速信号处理变为射频通信协议，nRF905芯片提供了一个具有微控制器能力的SPI接口，数据率由具有微控制器功能的接口速率自行设定。收发电路的数字部分是一个低速率电路，而收发电路的射频链接却是一个处于最高速率的电路，整个电路要通过变速才能解决速率上的差异。nRF905芯片的?ShockBurst??TM??模

5、式减少了在这一过程中的平均电流消耗。在?ShockBurst??TM??RX模式中，当一个有效地址的数据包被接收时，能够通过AM和DR两个信号外送给MCU。在?ShockBurst??TM??TX模式中，nRF905芯片自动地完成报头的生成和CRC校验，当发送过程完成后，能够通过DR信号外送给MCU，发送工作已经完成。这样可以降低MCU对内存的要求，使得MCU实现了低成本，同时也缩短了软件的开发周期。?　　　　3硬件设计?　　　　单片机选用ATMEL公司生产的AT89LV51单片机。它具有低功耗、低电压（与nRF905共用同一电压）

6、的特性，它既适合结构比较简单的应用系统，也适合于比较复杂的实时系统。单片机主要完成两个方面的工作，一方面完成对射频芯片通信过程的控制，另一方面通过RS-232总线与上位机相连。由于AT89LV51内部没有集成SPI接口，因此通过软件模拟的方法来实现与nRF905的SPI通信。硬件连接上，由P2口、P3.2、P3.3、P3.5连接到nRF905模块的连接器相应的引脚上。电路如图1所示。?　　　　4软件设计?　　　　4.1发射子程序?　　（1）当单片机有数据需要发往规定节点时，接收节点的地址（TX_address）和有效数据（TX_pa

7、yload）通过SPI接口传送给nRF905，单片机设置接口速度。?　　（2）单片机设置TRX_CE，TX_EN为高电平来启动传输。?　　（3）nRF905内部处理：?　　无线系统自动上电；?　　数据包完成（加前导码和CRC校验码）；?　　数据包发送（5Ok，GFSK，曼彻斯特编码）。?　　（4）如果AUTO_RETURN被设置为高电平，nRF905将连续的发送数据包，直到TRX_CE被设置为低。?　　（5）当TRX_CE被设置为低时，nRF905结束数据传输并将自己设置成待机模式。发送程序流程图如图2所示。?　　4.2接收子程序?

8、　　（1）通过设置TRX_CE高，TX_EN低来选择RX模式。?　　（2）650us后，nRF905监测空中的信息；?　　（3）当nRF905发现和接收频率相同的载波时，载波检测（CD）被置高；?　　（4）当nRF905接收到有效的地