基于FPGA的无线通信系统设计-论文.pdf

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1、2015年7月1日现代电子技术Ju1．2015第38卷第l3期ModemElectronicSTechniqueV01．38No．13基于FPGA的无线通信系统设计刘红光，路瑞军，赵艳，李元耀，张欣(天津市计量监督检测科学研究院，天津300192)摘要：nRF24L01是Nordic公司推出的一款工作在2-4—2．5GHz世界通用ISM频段的新型高速无线收发器芯片，在中短距离无线通信领域应用非常广泛，其参数配置、模式转换、数据收发等操作都是通过SPI总线完成的。采用硬件的方法，实现了通信系统真正意义上数据

2、收和发的同时进行，提高了数据传输的实时性。通过实验证明。基于FPGA的无线通信系统数据，传输效率高、性能稳定、可扩展性强，具有很高的应用价值。关键宇：FPGA；nRF24L01；SPI总线；Verilog中圈分类号：TN926．34文献标识码：A文章编号：1004．373X(2015)13．0036．03DesignofFPGA—basedwirelesscommunicationsystemLIUHongguang，LURuijun，ZHAOYan，LIYuanyao，ZHANGXin(TianjinI

3、nstituteofMetrologiealSupervisionandTesting，Tianjin300192，China)Abstract：nRF24L01isanewhigh-speedwirelesstransceivingchip，whichislaunchedbyNordicCompany，worksat2．4—2．5GHzofuniversalISMfrequencyband，andiswidelyusedinthedomainofmediumorshortdistancewireless

4、communica．tion．Itsparameterconfiguration，modeconversionanddatatransceivingareallcompletedbySPIbus．HardwaredesignmethodisadoptedtorealizecommunicationsystemSdatatransmittingandreceivingintruesenseatsametime，andimprovethereal-timeperformanceofdatarealtimetr

5、ansmission．TheexperimentresultprovesthatwirelesscommunicationsystembasedFPGAhashightransmissionefficiency，stableperformance，strongscalabilityandhighapplicationvalue．Keywords：FPGA；nRF24L01；SPIbus；Verilog只要对设计做简单的改动，即可对SPI总线的数据位O引言数、工作模式等进行扩展，因此基于FPGA设计的无线在

6、现代工业数据传输现场，有线电缆往往扮演着十通信系统，具有便于修改、可扩展性强的特点。分重要的角色，与此同时，也引来了很多有线传输束缚仪根据nRF24L01PA芯片的读写时序可以知道SPI主器作业的系列问题，因此数据无线通信系统的研制越来模块的工作模式应该是在CPOL=0，CPHA=O模式下进越受到关注。nRF24L01芯片是挪威Nordic公司的一款行的，本文选用的nRF24L01PA芯片模块如图1所示。射频收发器件，该芯片的数据传输速率可以高达2Mb／s。整体的无线系统包括射频模块、控制模块、SPI主模

7、块、nRF24L01芯片在提供较高数据传输速率的同时，只需串口模块、计算机。其中控制模块、SPI主模块、串口模块是通过FPGA设计实现的。要花较小的功耗，因此该芯片在中短距离的无线传输领域应用十分广泛。芯片的数字传输包括参数配置、模式转换、数据收发在内的操作都是通过SPI接口完成的。在目前的市场上，控制器件在控制芯片收发数据的时候大都采用软件扩展，利用I／O口通过软件模拟SPI接口图1nRF24L01PA模块进行数据交换。然而这种情况严重影响了无线芯片数据传输的高速性能，制约了无线通信系统的传输速率，1S

8、PI类似问题在以单片机控制的无线通信系统里非常普遍，—Master模块的设计亟待解决。相比较单片机的控制，FPGA设计SPI总线图2为nRF24L01芯片的引脚功能说明，其中CSN是芯片的输人引脚，作为SPI从机的片选信号，由主机收稿日期：2015．O1．25控制输出。SCK为芯片的输人引脚，作为SPI的时钟信