無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸后端RFW—D100的原理與應(yīng)用

摘要 :RFW—D1OO是無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸數(shù)字后端。它可為MCU和RFWl02／RFW302芯片組提供透明的并行同步接口和存儲(chǔ)器接口，以及適合執(zhí)行無(wú)線通信協(xié)議的其他功能。文中介紹該芯片的組成、引腳功能和工作原理，給出實(shí)際電路及MCU編程時(shí)的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞: RFW—D100 RF通信無(wú)線數(shù)傳

引  言

    短程RF通信是一種比較熱門(mén)的通信技術(shù)。支持該通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)很多，如lEEE802．11a、Hiperlan2、IEEE802．15．1(藍(lán)牙)、HomeRF和IEEE802．1]b(Wi—Fi)等，但總的來(lái)說(shuō)，支持這些標(biāo)準(zhǔn)的器件不適合低端產(chǎn)品，功耗大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高。以色列RF Waves公司面向低端市場(chǎng)，推出的RFWl02芯片組和RFW302芯片組，符合FCC(美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì))和ETSI(歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì))的技術(shù)規(guī)范，用于短程RF通信，取得了很好的效果。RF Waves公司還為這兩種芯片組提供了RFW—D1OO數(shù)字后端。筆者在以W78LE516單片機(jī)、RFWl02芯片組和RFW—D1OO數(shù)字后端為核心開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)，深感RFW—D100所起的巨大作用：降低了單片機(jī)程序的復(fù)雜性，節(jié)省了CPU能量和資源。

1 RFW—D100簡(jiǎn)介

    RFW—D100是為RFWl02／RFW302芯片組提供的一個(gè)數(shù)字后端。它為MCU提供了一個(gè)并行接口，使之連到RFWl02。在RF應(yīng)用中，MCU負(fù)責(zé)MAC層的協(xié)議。RFW—D1OO減少MCU處理MAC層協(xié)議的實(shí)時(shí)要求。使MCU通過(guò)一個(gè)并行口連接到RFWl02，類(lèi)似于存儲(chǔ)器尋址，它將快速的串行輸入轉(zhuǎn)換成8位的字節(jié)，使8位的MCU更容易處理。此外，RFW—D1OO僅使用一個(gè)低速率的振蕩器，通過(guò)1個(gè)16字節(jié)的FIFO來(lái)緩沖輸入／輸出，使MCU與RFW—D100之間的尋址效率更高。MCU不是每次中斷讀／寫(xiě)1個(gè)字節(jié)，而是每16個(gè)字節(jié)，相比于每字節(jié)的輸入都引起一個(gè)中斷。這樣就明顯減少了MCU在讀輸入字節(jié)時(shí)的開(kāi)銷(xiāo)。當(dāng)使用FIFO時(shí)，MCU為所有FIFO的字節(jié)所付出的開(kāi)銷(xiāo)與沒(méi)有用FIFO時(shí)僅為1個(gè)字節(jié)付出的開(kāi)銷(xiāo)是一樣的。

2 RFW—D1OO的結(jié)構(gòu)、工作原理及功能

RFW-D100的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

振蕩器模組是RFW—D100的時(shí)鐘源，可以不用，直接用一個(gè)外部振蕩器去驅(qū)動(dòng)RFW—DlOO。RFW—D100有三種模式：掉電模式、空閑模式和工作模式。前兩種模式可使芯片處于低功耗狀態(tài)，節(jié)省系統(tǒng)能量。由于在進(jìn)入前兩種模式前，保存了所有寄存器中的值，所以系統(tǒng)喚醒時(shí)間短。RFW—D100有一個(gè)預(yù)相關(guān)器，在數(shù)據(jù)進(jìn)行收／發(fā)時(shí)，RFW—D1OO首先檢測(cè)／發(fā)送一個(gè)預(yù)同步頭，目的是啟動(dòng)接收端的RFWl02，以使接收端同步。RFW—D100為維持系統(tǒng)的靈敏性，在進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)，當(dāng)連“O”符號(hào)太多時(shí)，在傳送端會(huì)在數(shù)據(jù)流中自動(dòng)加一個(gè)“1”符號(hào)；而在接收端，RFW一D100會(huì)將這個(gè)“l”符號(hào)自動(dòng)拿走。RFWD1OO能夠根據(jù)設(shè)置，自動(dòng)在要發(fā)送的每一信息包中加上附加的CRC信息，在接收端也會(huì)自動(dòng)計(jì)算CRC信息，進(jìn)行CRC校驗(yàn)，降低MCU的負(fù)擔(dān)，提高數(shù)據(jù)的可靠性。當(dāng)有信息包要收發(fā)時(shí)，WDT通信看門(mén)狗可以在任何時(shí)候，將MCU從省電模式下喚醒。RFW一D100設(shè)置了16字節(jié)的接收／發(fā)送緩沖區(qū)，理論上能使MCU每128μs讀／寫(xiě)數(shù)據(jù)，而不是串行情況下的1 μs或在有串并轉(zhuǎn)換的情況下的8 μs；RFW—D100的運(yùn)作以處理各種中斷事件為核心，開(kāi)發(fā)人員可以根據(jù)情況靈活地啟動(dòng)／關(guān)閉中斷，以適應(yīng)各種環(huán)境。RFW一D100提供了網(wǎng)絡(luò)ID濾波器和節(jié)點(diǎn)ID濾波器，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址和節(jié)點(diǎn)地址過(guò)濾輸人信息，從而區(qū)別不同網(wǎng)絡(luò)和不同節(jié)點(diǎn)問(wèn)的信息。RFW-D100中使用兩種技術(shù)以取得較強(qiáng)的載波偵聽(tīng)能力；①內(nèi)部比較器RSSI(無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度指示)，使RFW—D100可以鑒別任何強(qiáng)度的、有可能阻塞其自身的傳送；②射頻波網(wǎng)絡(luò)偵聽(tīng)算法，使RFW—D100避免與其本身網(wǎng)絡(luò)或同一區(qū)域不同網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的射頻波的沖突。RFW—D100的引腳功能如表1所列。

3應(yīng)  用

用RFWl02芯片組和RFW一D100開(kāi)發(fā)一套點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)。上位機(jī)采用W78LE516，通過(guò)USB總線與PC相連，通過(guò)RFW一D100與RFWl02芯片組連接進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)；下位機(jī)采用MSP4130F133，通過(guò)RFW—D100與RFWl02芯片組連接進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)。開(kāi)發(fā)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，目前與RFW—D100、RFWl02芯片組相關(guān)的文獻(xiàn)中所提供的電路，基本上都是參照產(chǎn)品的數(shù)據(jù)手冊(cè)，參考價(jià)值有限。這里，提供一種上位機(jī)無(wú)線收發(fā)部分的硬件電路，如圖2所示。

    在具體的開(kāi)發(fā)中，讀者可根據(jù)自己的MCU型號(hào)，參考圖2，配置RFW—D100的外圍電阻電容，即可形成自己可運(yùn)行的電路。其中RFW—D100的26、29、30號(hào)引腳直接與RFWl02芯片組相應(yīng)引腳相連。

    在MCU的軟件編程中，開(kāi)發(fā)人員實(shí)際要做的是對(duì)RFW—D100的各種寄存器進(jìn)行正確的尋址、寫(xiě)入控制字、讀／寫(xiě)數(shù)據(jù)等，參考文獻(xiàn)[1]中有較詳細(xì)的描述。寄存器分配情況如表2所列。

這里，僅提出一點(diǎn)需要注意的地方：程序每次數(shù)據(jù)收發(fā)，都要對(duì)相關(guān)的控制寄存器進(jìn)行重新寫(xiě)入，否則數(shù)據(jù)不能正常收發(fā)。如下面的程序段，是在發(fā)送數(shù)據(jù)前對(duì)各控制寄存器寫(xiě)入的控制字，控制字的具體含義見(jiàn)參考文獻(xiàn)。其中WRITE(…，…)為自定義的宏，CS_PIN即為圖2中MCU的P1．4腳。

……

#ddine WRITE(RE(REGVAL)  CS_PIN=0；*((unsigned char

xdata*)(REG))=VAL;CS_PIN=1

……

WRITE(SCR4．3)；

WRITE(SCR2，OxlC)；

WRITE(BLR，6)；

WRITE(LCR，O)l

WRITE(BIR，0xAA);

WRITE(N1R．0x55);

WRITE(PPR，0xFA)；

WRITE(PSR，12)；

WRITE(PRE_H，0xF5)；

WRITE(PRE_L，OxBB)}

WRITE(IER，16)；

WRITE(SCR3，128)；

WRITE(SCR4，O)；

4  結(jié)論

    使用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸數(shù)字后端RFW DlOO進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，有以下優(yōu)點(diǎn)：更短的開(kāi)發(fā)時(shí)間，更短的上市時(shí)間；為其他方面的應(yīng)用節(jié)省CPU能量和資源；是一個(gè)簡(jiǎn)單的、標(biāo)準(zhǔn)的、完整的解決方案，開(kāi)發(fā)人員僅需做外圍元器件的調(diào)整工作。