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射频SoC nRF9E5及无线数据传输系统的实现

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  
  (4)射频收发器
  
  nRF9E5收发器通过内部并行口或内部SPI口与其它模块进行通信,具有同单片射频收发器nRF905相同的功能。收发器通过片内MCU的并行口或SPI口与微控制器通信,数据准备好,载波检测和地址匹配信号能够作为微控制器和中断。
  
  nRF905工作于433/868/915MHzISM频段。收发器由1个完事的频率合成器、1个功率放大器、1个调节吕和2个接
  
  
  
  收器组成。输出功率、频道和其它射频参数可通过对特殊功能寄存器RADIO(0xA0)编程进行控制。发射模式下,射频电流消耗为11mA,接收模式下为12.5mA。为了节能,可通过程序控制收发器的开/关。
  
  1.2nRF9E5的收发方式
  
  不同于nRF401和nRF903,nRF9E5使用SPI接口进行单片机与无线模块间的数据传输。这部分在nRF9E5片内的8051内核与nRF905射频收发器之间完成。nRF9E5片内的8051内核与nRF905射频收发器之间完成。nRF905片内的8051内核与nRF905射频收发器之间完成。nRF9E5的收发器有三种工作方式,ShockBurst接收(RX)方式、ShockBurst发送(TX)方式和空闲方式。当收发器在空闲方式下,微控器依然在运行。
  
  nRF9E5使用NordicVLSI公司的ShockBurst的特性,进行高速的数据传输。与射频数据相关的协议由nRF9E5片内的nRF9E5收发器自动处理。nRF9E5只用简单的SPI接口便能和nRF9E5进行数据传输,数据传输的速度取决于SPI接口的速度,这个可以在nRF9E5片内8051内核中进行配置。ShockBurst实现低速数据输入,高速数据输出,从而降低了系统的平均能耗。在ShockBurst接收方式下,当收到一个有效地址的射频数据包时,地址匹配寄存器位(AM)和数据准备好寄存器位(DR)通知片内MCU把数据读出。在ShockBurst发送方式下,nRF9E5自动给要发送的数据加上前缀和CRC校验。当数据发送完后,数据准备好寄存器位(DR)会通知MCU数据已经处理完毕。
  
  当系统没有发送和任务时,其进入空闲方式,nRF9E5在空闲方式下,一旦有任务要处理时,其能够在很短的时间内就进入ShockBurst接收方式和ShockBurst发送方式。空闲方式下,晶体振荡器依然工作,配置字中的内容不至于丢失。
  
  1.3载波检测
  
  在ShockBurst接收方式下,当出现nRF9E5工作信道内的射频载波时,载波检测引脚(CD)被置高,这个特性很好的避免了同一工作频率下不同发射器数据包之前的碰撞。当收发器准备发射数据时,它首先进入接收方式并探测所工作的信道是否空闲。载波检测的标准一般比灵敏度低5dB,比如,灵敏度为-100dBm,载波检测功能探测低至-105dBm的载波。也就是说,载波低于-105dBm,载波检测信号为低(一般为0),高于-95dBm,则载波检测信号为高(一般为VDD),介于-105~95dBm之间,载波检测信号可能为低也可能为高。
  
  2无线数据传输系统
  
  2.1系统组成
  
  无线数据传输系统有点对点,点对多点和多点对多点三种。本系统由于实际应用的需要,由于位PC机,主接收器和多台数据终端组成。主接收器和数据终端之前的数据传输通过nRF9E5进行,构成点对多点多无线数据传输系统。整个系统中,PC机和数据终端之间的无线通信采用433MHz的频段作为载波频率。为了避免同频干扰的问题,系统采用TDMA(TimeDivisionMultipleAccess)通信技术。主接收器采用逐一扫描的方式探测各个数据终端有没有收发通信请求或其它任务;数据终端则采用中断方式,对主接收器发出的地址信息进行处理,若与本机地十相符则执行命令。由此可见,上位PC机与数据终端的通信转化为主接收器与数据终端间的通信,以及PC机与主接收通过串口(USB或UART)间的通信。整个无线数据传输系统的结构如图2所示。
  
  2.2通信协议
  
  通信协议是通信双方为实现信息交换而制定的规则。本系统采用时分多路访问通信技术(TDMA),将点对多点的通信方式转化为点对点的通信,因此必然涉及信源与信宿之间建立通信连接时的地址匹配问题。由于主接收器与数据终端之间的通信可能会受到其它

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