基于nrf401的無線通訊系統(tǒng)及應(yīng)用

1、基于基于nRF401的無線通訊系統(tǒng)及應(yīng)用的無線通訊系統(tǒng)及應(yīng)用1.引言在儀器儀表及測控技術(shù)中，無線傳感器數(shù)據(jù)的處理等，因此無線通訊干擾信息較多時，特別是在中斷通訊模式下，頻繁的中斷將嚴重影響主程序的運行，另外由于對nRF401的操作除了控制輸入輸出外，還需要對nRF401的收發(fā)狀態(tài)、運行模式切換，因此對于一個總線結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)（如485通訊模式），無線通訊部分也作為一個獨立ID模塊時，傳統(tǒng)的設(shè)計處理遇到了困難。因此需要設(shè)置一個中間處理環(huán)節(jié)，既

2、能有效過濾信息又不影響通訊速率。為解決上述問題，本設(shè)計基于nRF401作為無線收發(fā)芯片，使用兩片AT89C2051作為控制芯片，設(shè)計出一套無線通訊系統(tǒng)。其中一片AT89C2051（定義為控制芯片A）控制nRF401，AT89C2051的IO接口與串口配合控制nRF401實現(xiàn)異步通訊；另一片AT89C2051（定義為控制芯片B）既能滿足總線串口的要求，又能解決控制芯片A由于頻繁串行中斷而不能及時響應(yīng)總線的問題，起到分擔(dān)任務(wù)、隔離干擾、串口

3、擴展的作用。采用兩片2051單片機設(shè)計方法，與采用一片雙串口單片機設(shè)計相比，能降低成本、提高芯片利用率、隔離干擾。實踐表明該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強，能很好解決短距離系統(tǒng)之間的無線通信問題。2.系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計包括無線通訊模塊和通訊控制部分。2.1基于nRF401的無線通訊模塊設(shè)計nRF401是Ndic公司研制的單片UHF無線收發(fā)芯片，工作在433MHzISM頻段。在接收模式中，nRF401被配置成傳統(tǒng)的外差式接收機，所接收的

4、放大器放大，經(jīng)混頻器變換成中頻，放大、濾波后進入解調(diào)器。解調(diào)后變換成數(shù)字信號輸出(DOUT端)。在發(fā)射模式中，數(shù)字信號經(jīng)DIN端輸入，經(jīng)鎖相環(huán)和壓控振蕩器處理后進入功率放大器射頻輸出。在本系統(tǒng)設(shè)計中，為了避免干擾，將基于nRF401的無線收發(fā)部分做在一塊單獨的PCB板上，引出通訊控制接口(J1)，組成獨立的無線收發(fā)模塊。Byte2高四位為1011(0xb)低四位為數(shù)據(jù)的低四位Byte3為byte1與byte2的異或值。3內(nèi)部單片機之間傳

5、輸?shù)臄?shù)據(jù)不包括標識字節(jié)和校驗字節(jié)。4系統(tǒng)與外部串行通訊時采用另外的通訊協(xié)議(如ModBus協(xié)議)。5外部輸入采用中斷方式，內(nèi)部循環(huán)采用查詢方式。6程序設(shè)計中，外部中斷優(yōu)先，以及時接收外部數(shù)據(jù)信息。7執(zhí)行某一中斷時，不響應(yīng)其他中斷。8無線通訊模塊平時處于接收狀態(tài)。3.2程序流程對于控制芯片A，接收無線收發(fā)模塊數(shù)據(jù)為串行中斷方式，接收控制芯片B數(shù)據(jù)為外中斷1方式。主程序運行過程中始終處于檢測系統(tǒng)狀態(tài)字循環(huán)方式，當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)（來自控制芯

6、片B）時，主程序調(diào)用串行發(fā)送程序?qū)?shù)據(jù)經(jīng)串口、無線收發(fā)模塊發(fā)送出去；當(dāng)接收緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)（來自無線收發(fā)模塊）時，主程序調(diào)用并行發(fā)送程序?qū)?shù)據(jù)經(jīng)P1口發(fā)送到控制芯片B。在設(shè)計應(yīng)將發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū)設(shè)置為多字節(jié)，用來堆積不能及時轉(zhuǎn)移的數(shù)據(jù)?？刂菩酒珺的程序流程與控制芯片A流程相似，只是在接收串口數(shù)據(jù)時，控制芯片A程序?qū)?shù)據(jù)幀的校驗方式不同。圖4為程序流程圖，其中UART()定義為串行中斷服務(wù)程序；Int1()定義為外部中斷1中斷服務(wù)程序；