低功耗无线数字传输模块设计与应用

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1、：：：：：：兰：詈至三苎兰全奎至兰：查耋=耋盒兰三兰低功耗无线数字传输模块设计与应用申长军吴庆宏鞍山科技大学电子与信息工程学院，鞍山，114044摘要本文介绍了一种以PIC单片机和CCl000调制解调芯片为核心的超低功耗无线数字传输模块的设计方案瘦其实现方法，并给出了模块在无线智能Ic卡水表中的应用。谊模块通信速率最高可迭38．4kbps，查询工作方式下模块平均工作电流为10gA，与同类设计相比，该模块具有功耗低、使用方便和通信可靠等优点．关键词无线通信，低功耗，移频键控，CCl000引言目前，在工业、科

2、学研究以及医疗设备中出现了大量的需要进行通信的设备，这些设备通信的距离较近、数据量较小，但是不适台布线。比如，自动抄表系统、酒店点菜系统以及现场数据采集等，其中有很多设备是可移动的，所以要求体积小、便于携带。因此，要求通信设备具有体积小、功耗低、成本低和使用方便等特点。基于这些需求．本文给出了一款超低功耗的无线数字传输模块的设计及实现方法。该模块采用Chipcon公司的超低功耗FSK调制解调芯片CCl000和Microchip公司的低功耗单片机P1C16F73口1，从而保证了系统的超低功耗。同时，为了适应

3、电池供电系统的应用，该模块支持查询方式的无线通信，可以使系统的平均工作电流低至10vA。该模块具有8组信道，可以实现点对点、点对多的半双工通信，并提供标准串行数据接口，支持TTL，RS232和RS485通信接口，可以方便地与其他控制器或计算机连接。本文第2部分介绍了模块的硬件结构，分析了系统的主要组成部分的实现方法和功能；第3部分讨论了系统的软件设计方案，模块软件采用消息驱动机制设计，具有很强的灵活性。第4部分给出了模块的主要性能指标，包括系统功耗、通信可靠性以及通信距离t第5部分介绍了该模块在无线智能I

4、c卡水袁中的应用。模块结构框图如图1所示2模块硬件设计圈1模块结构框图2．1系统功能综述作为工作在物理层和数据链路层的底层通信设备，该系统完成数据的词制解调、假数据过滤、数据组合以及解码数据帧、数据棱验等功能，在接收过程中完成了数据由电信号向位流、由位流数据向字节、由字节向数据帧的变换，而发送时则完成了接收时的逆向过程。数据发送过程中数据流的变化如图2所示。2．2模块主要功能①调制解调部分：调制解调由CCl000完成，系统采用频移键控调制(FSK)，载波频率为434MHz，带宽64kHz，数据采用差分曼彻

5、斯特编码发送，空中发送数据速率可以根据需要设置，最高FSK数据速率为768k。CCl000采用三线命令接口和两线数据接口，可编翟配置载波频率和数据速率等内容，有关CCl000的详细虎容请参见参考文献2。②模块控制器：模块控制器在发送时从用户接口接收数据和命令，并将用户数据转换成数据帧传送给CCl000，控制CCl000进行数据发送。在接收时，控制器接收从CCl000传送过来的数据，分析数据，过滤噪第一篇综合性论述6l数据流变化完成功能的模块I用户数据F一一一一一一I帧头用户数据帧校验L一一一i同步头I特殊

6、标识位流数据l位流校验}l差分曼彻斯特编码l』F瓤调制电磁波信号}一用户控制罂一一模块控制器一一一模块控制器一一一Ccl000芯片一一一cq∞O芯片圈2发送过程中数据流变化声，将数据由位流转换为字节，进行校验并将用户数据通过串行口传送给用户。使用户可以实现所发即所收。模块接口引脚功能如表1所列。寰1模块接口引脚功能引脚类型功能Vcc电源3～12vRST输人复位模块，正脉：中复位摸头，工作状巷为高电平SLP输人休眠模块，正脉冲体眠MODEM。负脉冲唤醒READY输出模块工作指示。工作状态为高电平，其他低电平

7、PCMD输人命令输A选择线。高电平表示输入命争，低电平表示糖^教据RX输人串行数据输入引脚，8／9位数据TX输出串行数据输出引脚GND电源地地线2．3模块配置和数据传输该模块是为低功耗系统而设计的，所以除了具有SLP引脚可以直接体眠模块外，还有一些专门设计的龠令来支持使用查询方式的通信。PCMD、RX和TX三线组成了模块的三线接口，在设置命令时PCMD必须为高电平，配置命令工作时序如图3所示。模块支持的命令如表2所列。PCmRX广—————]～——F———寸围3发送命令时序围一一一：：：：：：：：苎兰三兰

8、鉴全耋至竺兰主三鎏耋耋圭圭表2模块配置命令命令内容命令意义及模块响应信息CClOOO寄存器地址读出CClOOO指定地址寄存器值．用于监控CClOOO工作状态发送同步头时间及数据帧发送指定时间的同步头，然后发送数据帧，用于查询通信检到同步头时间辁测指定时闻同步头，检测到则READY输出50ms低电平，吾则模块体眠设置检测同步头时间每次模块被唤醒后即检测指定时间的同步头，响应同3设置发送数据坝数模块发送指定数目的数据帧后自动休眠发