兼容RS-232的点对点无线接口设计

2011-8-4 11:15:38 3768 RS-232 无线接口

0 前言　　随着通信、信息威廉希尔官方网站和微电子威廉希尔官方网站的飞速发展，短距离无线通信的应用步伐不断加快。在短距离无线数据通信中，目前最为成熟的三个标准是：Bluetooth, 802.11(Wi_Fi)和IrDA。RFID和UWB凭借其独有的特点成为短距离无线数据传输威廉希尔官方网站的后起之秀。　　RS-232接口标准是一种广泛的普及标准，但此标准推出较早，在现代金融、保险、电信和电子化网络中已暴露出明显的问题：信号线易受外界干扰；RS-232采取不平衡传输方式，其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大约为15m。由于上述问题的存在，导致RS-232串口数据线对电压浪涌特别敏感。目前，非交流电源线路的浪涌所引起的损害占据全部浪涌损害的一大部分。其后果是：硬件损坏、数据丢失、通信中断以及由此引起停机。　　为了改进RS-232通信距离短、易受外界干扰的缺点和满足PC系统需要增加无线数据传输功能的需要，设计了基于RF芯片nRF2401的兼容RS232的无线数传模块。　　系统设计　　nRF2401采用 5mm×5mm的24引脚QFN封装，具有突发传递和直接传递两种工作模式。突发传递模式以低速率向nRF2401写入待发数据，以高速率无线传输，尽量降低功耗。直接传递模式与传统RF器件工作模式一致。　　　　图1 TTL/ RS232的逻辑电平转换电路　　nRF2401的主要特点：　　● 全球开放的2.4GHz频段，125个频道，满足多频及跳频需要。　　● 高速率( 1Mb/s)，优于蓝牙威廉希尔官方网站。　　● 外围元件极少，电压范围为1.9～3.6V，电流消耗很小，功耗很低。　　● 发射功率和工作频率等所有工作参数可全部通过软件设置。 ● 芯片内部设有专门的稳压电路，且无须外部SAW滤波器。　　● 独特设计：采用DuoCeiver 威廉希尔官方网站可同时接收两个nRF2401的数据。　　● 可通过软件设置最多40位地址，且只有收到本机地址时才会输出数据。　　● 内置CRC校验硬件电路和协议，有数据时隙和数据时钟恢复功能。　　1 nRF2401的高频头设计　　nRF2401芯片以及其外围元件电路组成了发送接收模块。考虑到电磁兼容性，nRF2401的应用电路单独做成一块PCB。高频模块使用双层PCB，PCB设计中大量使用过孔，使顶层和底层的地充分接触，PCB的空余部分大面积连续接地。　　　　图2 MCU与nRF2401的直连方式　　2 接口电路设计　　RS232信号在正负电平之间摆动。发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5～+15V，负电平在-5～-15V。从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在+3～+12V与-3～-12V。选用MAX3232芯片作TTL/ RS232的逻辑电平转换。图1为TTL/ RS232逻辑电平转换的原理图电路。其中C16、C20使用1uF独石电容，C17、C19使用0.1μF独石电容。　　　　MCU与nRF2401的连接采用I/O口直接连接方式。原理图如图2所示。连接电路中采用电阻分压网络来实现AT89S52与 nRF2401的数据交互。　　3 软件设计　　nRF2401的ShockBurstTM RX/TX模式采用片上 FIFO来进行低数据率的时钟同步和高数据率的传输，因此极大地降低了功耗。ShockBurstTM发射主要通过MCU接口引脚CE、CLK1和DATA来完成。当MCU请求发送数据时，置CE为高电平，此时的接收机地址和有效载荷数据作为nRF2401的内部时钟，可用请求协议或MCU将速率调至1Mb/s；置CE为低电平可激活ShockBurstTM发射。nRF2401在突发模式下的帧格式如表1所示　　图3 程序流程图　　程序流程图如图3所示。　　nRF2401具有144位状态字。控制器将nRF2401设置为配置方式，然后由通道1向nRF2401写入状态字的配置值，写时高位在前。配置方式下控制器写状态字的过程与激活方式下向nRF2401写入数据的过程完全相同，都经由CLK、DR和DATA组成的三线接口完成。　　在配置模式下，将nRF2401配置为ShockBurstTM收发模式，该模式下使nRF2401能够处理射频协议，在配置完成后，在 nRF2401工作过程中，只需改变其最低一字节中的内容，以实现接收模式和发送模式的转换。ShockBurstTM的配置字由数据宽度、地址宽度、地址和CRC四部分组成。　　程序中对状态字后的120位进行配置,其值为0x20 4000 DDDDDD DD 00CC CCCC CC83 6E05。配置后nRF2401的通道1数据段长度为8字节，地址段长度为32位，通道1硬件地址为0x CCCCCCCC，使能16位CRC校验，单通道接收，工作于突发传递模式下，通信速率为1Mb/s，晶振频率为16MHz,输出功率-5dbm，工作频段为2402MHz。　　①发送、接收数据的程序设计 void ShockBurstTrans(){ 　unsigned char ByteNum; 　MODE_RT; 　Delay202(); 　for(ByteNum=0;ByteNum<14;ByteNum++) 　WriteTo2401(TXData); 　CE=0; 　DATA=0; 　 } 　　数据接收设置为中断服务程序方式。中断服务程序如下：　 void ReceiveShock（）interrupt 0 using 3{ 　unsigned char ByteNum; 　DATA=1; 　for(ByteNum=0; ByteNum<8;ByteNum++) 　　RXData[ByteNum]=ReadFrom2401(); 　 } 　　② 串行口程序设计　　采用中断方式进行串口管理。串行通信中对数据流的处理采用突发处理方式。针对RAM空间有限的情况，利用软件模拟FIFO寄存器结构。　　串口的接收和发送工作是相对独立的，构建两个环形缓冲区来实现具有FIFO功能的缓冲区队列。每一个环形缓冲区都对应有写入(Ptr_Wr)和读出(Ptr_ Rd)两个指针，从写指针到读指针之间的相对区域存储的是待发送或已接收的数据，两个指针的前后次序通过标志位(bFlag_Order)判别，当它们的位置重合时则表示没有有效数据。读写指针相对位置与存储的数据之间的关系如图4所示。阴影部分表示有效数据。　　　　图4 读写指针相对位置与存储数据之间的关系示意图　　结论　　随着Internet的飞速发展，从WAN到MAN，再到LAN、PAN，这些威廉希尔官方网站已逐渐成熟。无线网络在各类网络中最具增长潜力。由于各种无线标准自身的威廉希尔官方网站也有待于不断完善和提高，无线威廉希尔官方网站的应用还有很大的市场空间。　　nRF2401是一款性价比很高的单片无线收发芯片，利用AT89S52和nRF2401芯片设计的无线数据传输系统，成本低，体积小，应用灵活，具有良好的通用性和可靠性。通过调试结果表明，nRF2401芯片可以与微控制器连接实现无线数据通信，进而实现了PC之间的无线通信，并且通信质量可靠稳定。 0
2011-8-4 11:15:38　　评论淘帖0 举报相关推荐 • RS-232 接口,RS-232 接口是什么意思 61640 • RS-232接口是什么意思 4 • RS-232接口功能的解释-RS-232 Features 3814 • RS-232接口协议深度剖析 2168 • TTL电平与RS-232接口的联系 96 • RS-232接口线条及其用法 905 • RS-232接口浪涌防护设计 651 • RS-232接口——简单明了 4 • RS-232接口的设计考虑因素 814 • 工业RS-232接口总线原理与应用方案 2136 2 个讨论