MSP430單片機(jī)與nRF905無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

無線通信系統(tǒng)，由兩個(gè)部分組成：發(fā)送終端，接收終端。數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收顯示是借助于串口來實(shí)現(xiàn)的，通過ｐｃ機(jī)串口給發(fā)送終端送數(shù)據(jù)，然后發(fā)送終端通過ｎｒｆ９０５把數(shù)據(jù)發(fā)送出去；接收終端通過ｎｒｆ９０５接收數(shù)據(jù)，然后把接收到的數(shù)據(jù)通過串口傳給ｐｃ機(jī)。系統(tǒng)框圖如圖１所示。　　無線系統(tǒng)的硬軟件設(shè)計(jì)　　系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)　　本系統(tǒng)采用的射頻收發(fā)器為ｎｏｒｄｉｃ?。觯欤螅楣镜模睿颍妫梗埃?，　工作電壓為１．９～３．６ｖ，工作于４３３／８６８／９１５ｍｈｚ三個(gè)ｉｓｍ頻段，頻段之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間小于６５０ｕｓ。ｎｒｆ９０５由頻率合成器、接收解調(diào)器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成，不需外加聲表濾波器。高抗擾ｇｆｓｋ調(diào)制，數(shù)據(jù)速率為５０ｋｂｐｓ，獨(dú)特的載波監(jiān)測(cè)輸出，地址匹配輸出，數(shù)據(jù)就緒輸出。ｓｈｏｃｋｂｕｒｓｔｔｍ工作模式，自動(dòng)處理字頭和ｃｒｃ（循環(huán)冗余碼校驗(yàn)），使用ｓｐｉ接口與微控制器通信，配置非常方便。此外，其功耗非常低，以－１０ｄｂｍ的輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有１１ｍａ，工作于接收模式時(shí)的電流為１２．５ｍａ，內(nèi)建空閑模式與關(guān)機(jī)模式，易于實(shí)現(xiàn)節(jié)能。ｎｒｆ９０５的硬件連接電路圖如圖２所示?！　〔捎玫奈⑻幚砥鳛椋簦楣镜模恚螅穑矗常埃妫保矗?，它是一種超低功耗的混合信號(hào)控制器，具有１６位ｒｉｓｃ結(jié)構(gòu)，ｃｐｕ中的１６個(gè)寄存器和常數(shù)產(chǎn)生器使ｍｓｐ４３０能達(dá)到最高的代碼效率。單片機(jī)通過采用不同的時(shí)鐘源工作可以使器件滿足不同功耗要求，適當(dāng)選擇時(shí)鐘源，可以讓器件的功耗達(dá)到最小。外設(shè)主要有存儲(chǔ)器、時(shí)鐘模塊、定時(shí)器、ｕｓａｒｔ和ａ／ｄ轉(zhuǎn)換器等?！　〈舜卧O(shè)計(jì)主要用到了ｍｓｐ４３０ｆ１４９兩個(gè)串口通信模塊ｕｓａｒｔ０和ｕｓａｒｔ１，ｕｓａｒｔ０作為ｕａｒｔ使用，提供異步通信，通過ｍａｘ３２３２電平轉(zhuǎn)換芯片提供ｒｓ－２３２接口和ｐｃ機(jī)進(jìn)行通信，ｕｓａｒｔ１作為ｓｐｉ使用，提供同步通信，主要是和ｎｒｆ９０５之間進(jìn)行命令和數(shù)據(jù)通信。把ｍｓｐ４３０ｆ１４９的ｐ２口作為一般引腳使用，與ｎｒｆ９０５的其他引腳相連。對(duì)ｍｓｐ４３０ｆ１４９提供雙晶振系統(tǒng)，低頻晶振為３２．７６８ｋ，與微控制的ｘｉｎ和ｘｏｕｔ相連，為ｒｓ－２３２接口提供頻率支持，高頻晶振為８ｍ，和微控制器的ｘｔ２相連，為系統(tǒng)運(yùn)行的主時(shí)鐘。系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)相對(duì)較為簡單，不過在此基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)遙測(cè)，無線抄表，工業(yè)數(shù)據(jù)采集，機(jī)器人控制等。發(fā)送和接收的硬件電路是一樣的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要硬件電路圖如圖３所示。　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)和ｐｃ機(jī)軟件設(shè)計(jì)。前者主要是微控制器通過ｓｐｉ口對(duì)ｎｒｆ９０５的控制以及微控制器串口通訊的設(shè)計(jì)，后者包括串口通訊模塊、主界面和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)?！　。颍妫悖铮睿妫椋?；　?。颍妫悖铮睿妫椋纭。颍簦悖铮睿妫健　。　。保?，　　０ｘ０１，　０ｘ０ｃ，?。埃矗矗。埃玻埃。埃玻埃。埃悖悖　。埃悖?，?。埃悖?，?。埃悖?，?。埃担浮　。?；　　ｎｒｆ９０５提供ｓｐｉ口的讀寫指令，當(dāng)ｃｓｎ為低時(shí)，ｓｐｉ接口開始等待一條指令，任何一條新指令均由ｃｓｎ的由高到底的轉(zhuǎn)換開始。下面主要介紹ｎｒｆ９０５的發(fā)送流程和接收流程?！　“l(fā)送流程：　　ａ．當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，通過ｓｐｉ接口，按時(shí)序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給ｎｒｆ９０５，ｓｐｉ接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時(shí)確定；　?。猓⒖刂破髦酶撸簦颍撸悖搴停簦撸澹睿ぐl(fā)ｎｒｆ９０５的ｓｈｏｃｋｂｕｒｓｔｔｍ發(fā)送模式；　?。悖睿颍妫梗埃档模螅瑁铮悖耄猓酰颍螅簦簦戆l(fā)送：射頻寄存器自動(dòng)開啟；數(shù)據(jù)打包（加字頭和ｃｒｃ校驗(yàn)碼）；發(fā)送數(shù)據(jù)包；當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳被置高；　　ｄ．當(dāng)ｔｒｘ＿ｃｅ被置低，ｎｒｆ９０５發(fā)送過程完成，自動(dòng)進(jìn)入空閑模式?！　。螅瑁铮悖耄猓酰颍螅簦簦砉ぷ髂Ｊ奖ＷC，一旦發(fā)送數(shù)據(jù)的過程開始，無論ｔｒｘ＿ｅｎ和ｔｘ＿ｅｎ引腳是高或低，發(fā)送過程都會(huì)被處理完。只有在前一個(gè)數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢，ｎｒｆ９０５才能接受下一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)包?！　〗邮樟鞒蹋骸　。幔?dāng)ｔｒｘ＿ｃｅ為高、ｔｘ＿ｅｎ為低時(shí)，ｎｒｆ９０５進(jìn)入ｓｈｏｃｋｂｕｒｓｔｔｍ接收模式；　?。猓叮担埃酰蠛螅睿颍妫梗埃挡粩啾O(jiān)測(cè)，等待接收數(shù)據(jù)；　?。悖?dāng)ｎｒｆ９０５檢測(cè)到同一頻段的載波時(shí)，載波檢測(cè)引腳被置高；　?。洌?dāng)接收到一個(gè)相匹配的地址，地址匹配引腳被置高；　?。澹?dāng)一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包接收完畢，ｎｒｆ９０５自動(dòng)移去字頭、地址和ｃｒｃ校驗(yàn)位，然后把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳置高　　ｆ．微控制器把ｔｒｘ＿ｃｅ置低，ｎｒｆ９０５進(jìn)