nRF401的PC机无线收发模块的设计

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1、集成电路应用基于!"#$%&的’(机无线收发模块的设计上海交通大学!%;;;=;"张铭刘银峰黄河摘要!介绍了基于,"-.;2无线收发芯片的&’机串口通信模块和&’机+#1插槽通信模块的设计思路和实现方法!通过该两种模块可以方便地实现&’机数字信号的载频传播"使计算机之间的无线数据传输成为可能!关键词!无线收发,"-.;2串口+#11IOMbF很多&’机应用系统需要增加无线数据传输功能!模块接口的电路采用四脚端口连接!其中"89(为发送本文基于挪威()"*+’公司最新推出的单片无线收发使能Z接低&’S板上的跳线!当接高电平时表明

2、发送模一体芯片,"-./0"设计出两种无线通信模块#具有标准式"反之为接收模式%’#为频率选择"也接&’S跳线"由"#%$%’接口的串口模块和具有标准&’机+#1总线插高低电平选择所使用的频率%&](^4&为节电模式选槽的通信模块!系统由基于,"-./2的高频头34-56和连择"采用同样处理方式%1(82?1(8%为天线接口!这样"接&’机的接收适配器71*1&89":两部分组成!高频头仅以*)48$*+($_(*和[’’与通信模块构成!高频头设计接口"使系统调试非常方便!!"!主芯片#$%&’!简介(通信适配器的设计,"-.;2

3、是工作于+#<频段3.==<5>:的单片无线收考虑到&’机应用的具体情况"本文提出了基于标发一体芯片!它是目前集成度最高的无线数传产品"%;准"#%=%’端口和基于+#1总线的两种设计思路!为防脚双列直插封装!,"-.;2内部结构如图2所示"其中包止高频电路对通信适配模块的干扰"两种情况下"通信含高频接收?发射$&@@合成$-#A调制?解调和双频切适配器均单独设计&’S电路板!换等单元!("!$)(*(方案(+!"!硬件实现"#%=%方案如图%所示"采用C2系列芯片*)48*9<+(11(82‘;C%作为主控芯片"外加一片4#1"

4、8‘%C2扩展89(’#1(8%‘;C%的串行口"使之与&’机和高频头两端都具*+(有通信的能力!其中"‘%C2的""*a和8"*a&]"^4&)#’&@@[’)&1可以用一片或门相连接至‘;C%的+(8;端口7中断方式:或浮空7查询方式:!图2,"-.;2内部结构该芯片有如下特点#-#ABCD频移键控7-EFGHF,IJK#LMNOAFJM,P:调制方式"直接数据输入输出"抗干扰能力强"特别适合工业场合%采用*##Q&@@频率合成技术"频率稳定性极好%灵敏度高"达到K2/CRST%无需曼彻斯特编码%工作速率最高可达!;UV

5、MO?W%最大发射功率达Q2;RST"开阔地的使用距离最远可达2;;;T%工作在+#<频率.==<5>和双信道频率.==XY!<5>?.=.X==<5>Z使用不需要申请许可证!!"(接口设计考虑到相互干扰"在本系统中"高频头单独做成一块&’S板!压控振荡器3[’):外接!!T5高品质因素电感%锁相环3&@@:外接典型单端二阶滤波器%振荡源输入图!"#!$%方案接.<5>晶振%天线设计采用环形差分天线!和通信!"集成电路应用系统时钟采用-.’/,0123的石英晶振!由0,4,的查询方式通信适配器流程图如图<所示$&)5"6+"+7组

6、合产生8.,,90123的脉冲信号!该信号!"!$%&方案作为0,48的:);时钟信号!同时利用一片可编程定时*在应用系统设计中!"#&总线由于其技术成熟性而计数器9,4’进行%<分频以产生9,48的收发时钟#被广泛应用$下面简单介绍本系统的"#&方案$在接收板端!高频头接收来自发送高频头的=#;调在该方案中!微型计算机作为系统中央处理设备!制电磁波!经过接口送到适配器的9>4,引脚+?7$运行扩展一块F&+(0,48使之具有串口通信的能力%于查询方式时!系统程序把数据从9>4,的(?7端向@:/<)#8’0用于不完全地址译码!译

7、码逻辑电路如图4所机传送!完成一次数据传输%在中断方式时!9,48接收示%为避免对"#&总线操作造成影响!加了两片三态门到数据后会激活系统中断服务例程并完成同样的操作$电路/<)#,<4进行总线隔离%在本系统中!去除了0>4,!发送板端与此类似!只不过经由9>4,的+?7&9,48的仅使用一片F#&+(0,48和一片可编程定时*计数器(?7直接从高频头发送出去$0,4’!如图4和图%所示$在电路图中!9>4,的@,-用来产生9,48的片选信号!@,%接9,4’的6+以产生写入数据或命令字的片选信号$本系统编址如下’9,48的命令状

8、态端口:A-===2!数据端口7A-==52%9,4’的工作方式控制字口为B==’2!通道8地址为B==>2$串行端口+?7*(?7与@:机串口连接时!选用一片1$?"1,’,芯片作(()*+#,’,逻辑电平转换!如图’所示$图!"#$方案译码逻辑