nRF2401高速无线传输及应用.doc

用nRF2401实现的高速无线测量系统一般的数据测量系统是通过传感器将捕捉的现场信号转换为电信号，经模/数转换器ADC采样、量化、编码后，成为数字信号，存入数据存储器或送给微处理器，或通过无线方式将数据发送给接收端进行处理。有时由于环境条件的限制或高速测量的要求，使得一般的测量系统很难满足这样的要求。高速无线数据传输系统就是这样一套利用无线手段，将采集的数据由测量站发送到主控站的设备。1 系统硬件设计 本设计就是应高速无线测量的要求，利用无线收发器nRF2401、USB通信适配器PDIUSBD12实现的高速无线传输硬件系统。 主控站和测控站的具体实现框图如图1所示。主控站电路与测量电路如图2和图3所示。图1 系统框图图2 主控站电路图3 测量站电路nRF2401是一个单片集成接收、发射器的芯片，工作频率范围为全球开放的2.4GHz频段，125个频道。采用GFSK调制时的数据速率为高速率1Mbps，高于蓝牙，具有高数据吞吐量。nRF2401内置了CRC纠检错硬件电路和协议。发射功率、工作频率等所有工作参数全部通过软件设置完成。1.9V 3.6V低电压，满足低功耗设计需要。每个芯片可以通过软件设置最多40位地址，只有收到本机地址时才会输出数据(提供一个中断指示)。PDIUSBD12是Philips公司推出的完全符合USB1.1规范的USB控制芯片，集成了SIE、FIFO存储器、收发器以及电压调整器。2 系统软件设计对nRF2401的配置接口由CE、PWR、CS组成。有4种工作模式(如表1所列)，数据通过DATA、CLK1输入。表1 4种工作模式 其发射功率、工作频率等所有工作参数全部通过软件设置完成。系统工作之前必须对nRF2401进行初始化配置，可通过DATA、CLK1串行输入120位的配置位。nRF2401有2种通信方式：ShockBurst和Direct方式。ShockBurst方式时，nRF2401可以自动加载数据头，进行CRC等工作，对外部编程的工作量少，为此在此系统中采用ShockBurst方式。ShockBurst方式的发送、接收工作流程如图4、图5所示。图4 nRF2401 ShockBurst方式发送流程图图5 nRF2401 ShockBurst方式接收流程图 串行发送程序的具体实现如下:tx_byte: mov a，dptr;装载待发送的数据或地址入2401 mov r6，#8h setb dataio shift_up:rlc a ;循环装载数据 clr clk1 mov dataio，c setb clk1 ;clk上升沿采样数据 djnz r6，shift_up ret 串行接收程序的具体实现如下：rx_byte: ;接收中断服务子程序 mov r6，#8h setb dataio shift_down:clr clk1 ;循环下载数据 mov c，dataio setb clk1 rlc a djnz r6，shift_down mov r0，a inc r0 ;数据从50h单元开始暂存cycsbrx: jnb dr1，rx_byte ;数据下载完毕(dr1变低)则循环再;次接收 reti3 结论 nRF2401单芯片集收发一体，且最高发送速率可达1Mbps，使用简单方便。在实际应用中，配合USB进行远程无线测量，数据速率达到500Kbps。由芯片实现的这套高速无线传输系统适合于报警器、自动读表、家庭自动化、遥控、无线数字通信等应用。参考文献1 张崇，等. 单片2. 4GHz 无线收发一体芯片nRF2401及其应用. 国外电子元器件, 2004(6)2 nRF2401 Single Chip 2.4GHz Radio Transceiver Data sheet， Nordic Inc. 20033 PDIUSBD