基于nRF24L01和PIC16F877无线数据传输

1、基于nrf24l01和pic16f877无线数据传输在工业控制现场, 经常需要采集大量的现场数据, 如温度、湿度、气压等, 并将这些数据传输到主机举行处理，由主机按照处理的结果, 将控制信号传输给现场执行模块举行各种操作。可以看出数据从采集设备处处理终端,监测控制命令从处理终端到采集设备,均需经过传输过程这一重要环节。当数据采集点处于运动状态,或者所处的环境不允许铺设电缆,采集设备必需与终端设备分别,此时只能通过无线方式举行数据传输。基于此，本文设计了一个无线数据传输系统,它应用公司的16f877控制nordic公司的无线数字传输芯片nrf24l01 ,通过无线方式举行数据双向传输。试验结果证

2、实：该系统用法灵便、成本低廉,可便利地嵌入到无线监测系统中。1.系统总体结构设计图1为系统设计总体框图。此无线数据传输系统主控制芯片采纳microchip公司的pic16f877微处理器，它负责控制无线芯片l01，实现数据的无线传输。为了举行多通道的数据采集，这里采纳10片a/d举行分时采样，它们的工作时序则由来控制，每路采集的数据经单片机处理后无线放射，至于何时采样，则由单片机发的trigger信号打算。 在与计算机的通讯方面，系统采纳芯片通过usb口将无线接收数据送入计算机，并存储在一个二进制文件内，当传输完毕后，运行vb读数软件，可将采集的信号读出以供分析。2.系统硬件设计2.1 数据采

3、集部分数据采集部分主要由、低通滤波、a/d以及cpld组成，则主要为各个芯片提供合适工作，并为cpld提供1mhz主时钟输入。此系统采纳10片ad7492，可举行10路模拟信号的采样。cpld主要控制10片a/d的采样和读数时序，采样率由cpld内部分频器和无线传输率大小打算。为了协作无线传输模块的工作，这里采纳触发采样。即在cpld内部设计d触发器，并用vcc衔接d输入端，trigger信号作为时钟输入，2所示。系统上电后，cpld便检测其引脚trigger端，当浮现升高沿时， d触发器输出高电平，打开与非门，convast就会输出1khz信号，a/d采样开头。2.2 无线传输部分数据传输主

4、要利用pic16f877单片机对无线芯片l01的控制实现的。nrf24l01是单片射频收发芯片，工作于2.42.5ghzism频段，工作电压为1.9v3.6v，工作温度为- 40+ 85,有多达125个频道可供挑选,最高通信速率2mbit/s ,具有自动应答和重发功能，其工作参数所有通过芯片状态字配置，而这些配置字是由pic16f877通过spi拜访l01的。l01主要技术为：工作模式 ：ce，csn，sck，mosi，miso，irq这6个管脚为该芯片的控制引脚。微处理器通过对这6个引脚的控制就可以打算该芯片的工作模式。当pwr_up、prim_rx和ce为“111”时，l01处于接收模式;

5、为“101”时处于放射模式;为“1x0”时处于空闲模式1;为“0xx”时处于掉电模式。增加型shockburst技术：l01融进了增加型shockburst技术，该项技术使得双向通信协议变得容易。在一个典型的双向通信中，接收方在收到放射方的数据时，将会向放射方回传一个应答信号，若接收方未收到该数据，放射方在等待一定延迟时光后将自动重发此包数据(在自动重发功能开启的状况下)，这都不需要cpu的参加。数据通道：当l01处于接收状态时，它可以接收来自6个不同通道的数据。每个通道都有一个属于自己的通道地址，但分享同一频道。也就是说，一个配置为接收模式的l01可以和6个配置为放射模式下的l01举行通信，

6、接收机可以按照它们的通道地址举行区别。通道0有一个40位的地址，通道15则分享高32位地址，只是低8位不同。每个通道都能开启自动重放射和自动应答功能。处于接收状态下的l01在回传应答信号时，将利用该接收通道的地址作为放射应答信号的放射地址。在放射设备中，通道0常用于接收应答信号。放射数据的地址必需和接收通道0的地址全都 ，这样才干有效地接收应答信号。数据包描述：“1字节字头 + 35字节地址 + 9bit标记位 + 12字节crc”。 当l01要发送数据时，微控制器要先把地址和有效数据写入l01缓存区，然后由l01自动产生字头和crc校验码，之后再放射出去。2.3 usb接口设计系统采纳usb

7、芯片ft245，由单片机控制读写操作。ft245提供了一些状态标记位(rxf，txe)供单片机查询，以便让单片机发读写脉冲执行读写操作，控制十分容易。3.软件设计要设计好系统的软件，必需清晰其工作原理：首先给放射机上电，配置其l01为prx，使其进入接收模式等待主机的握手命令，此时采集装置并未开头工作。然后将接收机通过usb接口衔接计算机，运行vb程序，点击开头实验按钮，握手命令(h33)便通过接收机的l01 (上电配置为ptx)放射出去，放射机在接收到握手命令后，还要做出推断，若不是h33，则继续等待握手命令;若是，表示双方建立衔接胜利，此时放射机的l01便配置为ptx，同时单片机向采集装置

8、发送一脉宽为3.6us的高电平脉冲以激活a/d，使其开头采样，采样率为1khz。因为每路传感器信号都要被a/d采样，并转换为12bit数字量(认为是2 byte)，那么10通道则为20 byte，经过单片机处理后再送入l01打包放射。350us之后，接收机收到该数据，并通过单片机和usb芯片实时写入计算机缓存区内，这样双方数据传输10000次，每次20byte，传输完毕后数据曲线会在vb界面上实时显示。基于以上分析，该系统软件分为两部分:单片机控制程序和计算机界面程序。前者主要完成以nrf24l01为核心的多通道信号的采集和无线传输，后者则完成信号的显示，以供讨论人员分析。本文只介绍控制程序，

9、它采纳模块化程序设计办法, 分为放射机程序和接收机程序两部分。其流程图3所示。因为采集系统以1khz举行采样，即每1ms送20byte数据，因此无线部分举行一次传输需1ms。若接收机执行接收子程序不够1ms，则必需通过延迟补够，以和放射同步。另外，在接收机程序中特设置800us定时器中断，以防接收机因接收不到数据而长时光等待，影响数据的传输效率。4.问题分析本系统在运行时浮现了一些问题，使其不能正常工作，现解释如下： l01在收发转换时浮现问题;缘由：配置字并未写入l01内。 数据传输时发觉其低八位为零，但高四位有数;缘由：开启了单片机的psp功能，导致d口不能用了。 数据传输波形图严峻失真;缘由：无线模块在收发同步上存在问题，数据包之间没有一一对应。5.试验结果本系统需举行10000次数据传输，每次传输20字节。传输数据时务必保证放射机和接收机的同步性，否则数据包之间将会浮现错位，得到的数据曲线会严峻失真，影响分析，所以同步问题在无线数据传输系统占重要地位。现附上本系统在同步良好状况下的无线数据传输波形图，见图4。图中的10条曲线是传感器信号被