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[導(dǎo)讀]介紹一種利用無線射頻收發(fā)囂nRF905模塊和單片機(jī)SPI接口實(shí)現(xiàn)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng);給出單片機(jī)PICl6F876控制nRF905模塊通過SPI口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,以及它們之間電路連接和軟件設(shè)計方法。

摘要 介紹一種利用無線射頻收發(fā)囂nRF905模塊和單片機(jī)SPI接口實(shí)現(xiàn)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng);給出單片機(jī)PICl6F876控制nRF905模塊通過SPI口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,以及它們之間電路連接和軟件設(shè)計方法。該系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速度快、可靠性高、可移植性強(qiáng),可廣泛應(yīng)用于各類無線數(shù)據(jù)通信中。
關(guān)鍵詞 nRF905模塊 單片機(jī)PICl6F876 無線數(shù)據(jù)通信 SPI接口

引 言
    在某些環(huán)境監(jiān)測、安防警報等環(huán)境下,不便進(jìn)行有線線路的鋪設(shè),而采用無線數(shù)據(jù)通信方式。采用一般的無線傳輸方式時可能因?yàn)榄h(huán)境噪聲大,干擾信號強(qiáng)而導(dǎo)致接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性很低。針對這種情況,設(shè)計一種低成本、高準(zhǔn)確率的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)——基于PICl6F876(簡稱為“16F876”)的SPI和nRF905模塊的點(diǎn)對點(diǎn)無線通信系統(tǒng)。利用16F876和nRF90S模塊直接進(jìn)行SPI數(shù)據(jù)交換,時序同步性好,程序編寫簡單。16F876通過相應(yīng)的I/O口連接到編程器,可直接進(jìn)行在線調(diào)試。鑒于無線通信環(huán)境中噪聲大,信號干擾大的特點(diǎn),采用的nRF905模塊引入自動重發(fā),高抗干擾GFSK調(diào)制和最高16位CRC校驗(yàn)機(jī)制,確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/P>

1 硬件電路規(guī)劃
    16P876、nRF905模塊及編程器連接頭J1之間的電路連接,220V-5V電路實(shí)現(xiàn),5V-3V電壓轉(zhuǎn)換電路如圖1、圖2、圖3所示。

    在圖l中,單片機(jī)16F876輸入/輸出口與nRF905模塊相應(yīng)接口連接情況:RC7~nRF905模塊時鐘分頻輸出,RC6~nRF905模塊地址匹配輸出AM,RC5~MISO,RC4~MOSI,RC3~SCK,RC2~CSN,RB7&RB6&RB3~J1編程器連接線,RB5~nRF905模塊數(shù)據(jù)就緒輸出DR,RB2~PWR,RBl~TXEN,RB0~TRX_CE。單片機(jī)通過RB7、RB6和RB3與編程器相連,可進(jìn)行在線編程;由RC5輸出數(shù)據(jù)到nRF905模塊,由RC4從nRF905模塊輸入數(shù)據(jù)。由一個4 MHz陶瓷晶體振蕩器為單片機(jī)提供時鐘輸入。16F876的工作電壓是4.5~5.5V,通過圖2中的DBA元件實(shí)現(xiàn)從220V市電到5V電壓的轉(zhuǎn)換。由于nRF905模塊的工作電壓是1.9~3.6V,需從5V電壓轉(zhuǎn)換得到一個符合nRF905模塊正常工作的穩(wěn)定電壓。考慮使用分壓電阻與3V穩(wěn)壓管串聯(lián)分壓,從穩(wěn)壓管兩端可得到一個穩(wěn)定的3V電壓輸出,如圖3所示。

2 軟件設(shè)計
   
考慮到nRF905模塊內(nèi)置完整的通信協(xié)議和CRC,軟件設(shè)計工作主要集中在如何實(shí)現(xiàn)對nRF905模塊的有效初始配置,以及16F876與nRF905模塊之間SPI通信的實(shí)現(xiàn)。其中須保證16F876與nRF905模塊時序的一致,并充分考慮nRF905模塊對時序的要求。SPI時序如圖4所示。

    對應(yīng)程序設(shè)計:

   

    nRF905模塊存在4種工作模式:掉電和SPI編程模式、待機(jī)和SPI編程模式、發(fā)射模式、接收模式。

   
    通過對16F876相應(yīng)輸出口高低電平的轉(zhuǎn)換,可控制nRF905模塊工作模式的變化。將單片機(jī)的SPI接口與nRF905模塊的相應(yīng)SPI口互連,實(shí)現(xiàn)16F876與nRF905模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞或?qū)崿F(xiàn)16F876向nRF905模塊發(fā)出控制命令;在編程模式下,可將預(yù)配置的命令或數(shù)據(jù)送入單片機(jī)收發(fā)緩沖器SSPBUF中,以16F876作為主控模式,并提供SPI通信必需的SCK時鐘,nRF905模塊作為從動模式,在SCK上升沿,雙方進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞,啟動SCK后可將單片機(jī)數(shù)據(jù)逐位移入nRF905模塊中,以完成對其初始配置。

    參照nRF905模塊數(shù)據(jù)手冊進(jìn)行初始配置:nRF905模塊的發(fā)射功率,工作頻段,發(fā)送數(shù)據(jù)寬度,發(fā)送數(shù)據(jù)地址,接收數(shù)據(jù)寬度,接收數(shù)據(jù)地址,CRC校驗(yàn)等。若該nRF905模塊作為發(fā)射部分,則將已采集并存儲在單片機(jī)中的數(shù)據(jù)送入nRF905模塊,以備發(fā)射。

   
    設(shè)計一個SPI通信模塊程序進(jìn)行循環(huán)調(diào)用,以簡化程序設(shè)計,提高可讀性。

   
    程序流程如圖5所示。

結(jié)語
    本無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)已成功應(yīng)用于無線抄表項(xiàng)目之中,在實(shí)際的工作環(huán)境運(yùn)行半年多時問,情況良好。經(jīng)過現(xiàn)場測試,在空曠地,無須另加功放或外接天線,無線通信的有效半徑約100m。本系統(tǒng)除可應(yīng)用在無線抄表領(lǐng)域外,還可用于環(huán)境監(jiān)測、門禁系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)等。
    如需全部源代碼,可E-mail致gerentlee@163.com索取。

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