基于ARM和nRF905的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)

所設(shè)計的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)是無線隨動控制系統(tǒng)的重要組成部分，主要由nRF905無線收發(fā)模塊和LPC2148 ARM開發(fā)板組成，用來實現(xiàn)手動系統(tǒng)與隨動系統(tǒng)之間的無線數(shù)據(jù)傳輸，有效地解決了在惡劣環(huán)境下布線困難的問題。

1 nRF905無線收發(fā)模塊
    nRF905是一個工作在433／868／915 MHz的ISM頻段，完全集成的單片無線收發(fā)器芯片。nRF905芯片內(nèi)部包含有一個完全集成的調(diào)制器、帶解碼器的接收器、功率放大器、晶體振蕩器等電路。其采用DSS+PLL頻率合成技術(shù)和GMSK調(diào)制，頻率穩(wěn)定性非常好，抗干擾能力強；可以很容易通過SPI接口編程配置其工作模式；最多信道數(shù)可達170個，能夠滿足需要多信道工作的特殊場合；最遠(yuǎn)傳輸距離可達1 000 m；最高數(shù)據(jù)速率為50 Kb／s；工作電壓為1．9～3．6 V；在發(fā)射功率為-lO dBm時，電流消耗為11 mA；在接收狀態(tài)時，電流消耗為12．5 mA，具有低功耗模式；采用32引腳端的QFN 5 mm×5 mm封裝。
    nRF905通過對TRX_CE，TX_EN，PWM_UP的設(shè)置來實現(xiàn)不同的工作模式，工作模式如表1所示，模式設(shè)置如表2所示。

    nRF905的工作模式通過SPI接口對芯片內(nèi)部的寄存器進行配置實現(xiàn)。所有配置字都是通過SPI接口送給nRF905。SIP接口的工作方式可通過SPI指令進行設(shè)置。當(dāng)nRF905處于空閑模式或關(guān)機模式時，SPI接口可以保持在工作狀態(tài)。
    SPI接口由狀態(tài)寄存器、射頻配置寄存器、發(fā)送地址寄存器、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器和接收數(shù)據(jù)寄存器5個寄存器組成。狀態(tài)寄存器包含數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳狀態(tài)信息和地址匹配引腳狀態(tài)信息；射頻配置寄存器包含收發(fā)器配置信息，如頻率和輸出功能等；發(fā)送地址寄存器包含接收機的地址和數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器包含待發(fā)送的數(shù)據(jù)包的信息，如字節(jié)數(shù)等；接收數(shù)據(jù)寄存器包含要接收的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)等信息。
    nRF905的應(yīng)用電路如圖1所示，nRF905外圍元件均采用貼片封裝形式。[!--empirenews.page--]

2 LPC2148開發(fā)板與無線收發(fā)器電路模塊的連接
    nRF905無線收發(fā)器電路模塊與LPC2148開發(fā)板的連接如圖2所示。兩者之間的通信是通過SPI接口進行的，LPC2148有2個專用SPI總線接口，用戶也可使用模擬SPI對nRF905進行操作，此處采用LPC2148的SPI0。搭建兩個這樣的模塊即可以組成一個無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)，示意圖如圖3所示。

3 無線收發(fā)系統(tǒng)程序設(shè)計
    無線收發(fā)系統(tǒng)主程序包含有發(fā)射和接收兩部分，用來完成數(shù)據(jù)的收發(fā)。
3．1 發(fā)射部分
    使用定時器0定時1 s，每隔1 s蜂鳴器開啟且發(fā)送一次數(shù)據(jù)，發(fā)送完一次數(shù)據(jù)后蜂鳴器停止嗚叫。發(fā)射部分流程圖如圖4所示。[!--empirenews.page--]

    啟動ADS 1．2，使用ARM Executable Image forLPC2148工程模板創(chuàng)建一個工程。使用過程中，要將nRF905．c和nRF905．h包含入工程。nRF905．c中包含了nRF905的管腳初始化和配置函數(shù)，nRF905．h中包含nRF905的管腳定義、地址定義等。
3．2 接收部分
    接收部分的程序流程圖如圖5所示。

    系統(tǒng)收發(fā)程序清單讀者如有需要可以向作者索取。

4 結(jié)語
    采用LPC2148和nRF905構(gòu)成的無線數(shù)據(jù)收發(fā)系統(tǒng)工作在433 MHz的ISM頻段，最遠(yuǎn)傳輸距離可達1 000 m，數(shù)據(jù)速率為50 Kb／s。工作電壓為3．3 V，在發(fā)射功率為-10 dBm時，電流消耗為11 mA。由于系統(tǒng)采用DSS+PLL頻率合成技術(shù)和GMSK調(diào)制，頻率穩(wěn)定性非常好，抗干擾能力強；可以很容易通過SPI接口編程配置其工作模式。信道數(shù)最多可達170個，能夠滿足需要多信道工作的特殊場合使用。系統(tǒng)具有低功耗模式，低功耗模式電流消耗僅為42μA。
    利用LPC2148具有45個可承受5 V電壓的I／O接口，全速USB 2．O，UART，SPI和SSP串行外設(shè)接口，I2C總線接口，2個8通道10位的A／D和1個10位的D／A轉(zhuǎn)換器，以及6路輸出的PWM接口，可以方便地構(gòu)成一個無線數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。
    實驗證明該系統(tǒng)在無線隨動控制系統(tǒng)中使用效果良好。