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时间:2018-11-19
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1、NRF905无线收发芯片原理及设计实现论文.freelm),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)。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.freelOSI/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AN
2、T2用于天线部分;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送模式,两种节能
3、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ShockBurstTM模式减少了在这一过程中的平均电流消耗。
4、在ShockBurstTMRX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ShockBurstTMTX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)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
5、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_payload)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
6、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(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
7、测(CD)被置高;(4)当nRF905接收到有效的地址时,地址匹配(AM)被置高;(5)当nRF905接收到有效的数据包(CRC校验正确)时,nRF905去掉前导码,地址和CRC位,数据准备就绪(DR)被置高;(6)单片机设置TRX_CE低,进入待机模式;(7)单片机以合适的速率通过SPI接口读出有效数据。接收程序流程图如图3所示。5结语利用单片射频无线收发芯片nRF905,容易实现小尺寸、高稳定性的无线数据传输系统,通信程序简单,易于实现,较一般的无线通信系统更具有扩展方便的优点。其数据传输速度快、可靠性高、可移植性强,可广泛应用于各类无
8、线数据通信中。
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