基于微处理器和射频收发芯片的近程无线数传系统设计

2013-09-25 08:48:37来源: 互联网

本文介绍了一种选用高性能、低功耗的32位微处理器STM32F103和射频收发芯片nRF24L01来设计短距离无线数据传输系统的具体方法。

1 系统设计
  短距离无线数传系统主要由电源管理器AMC7635、微控制器STM32F103、射频收发器nrf24l01三部分组成。下面分别介绍其关键电路。
  1.1 电源电路
  本设计的电源采用3.7V锂电池供电, 然后经低压降电源管理芯片AMC7635, 以产生3.0V的电压来为STM32F103和nRF24L01供电, 图1所示是本系统的供电电路。
近程无线数传系统供电电路 

图1 系统供电电路
  1.2 微控制器电路
  微控制器选用带ARM Cortex -M3 内核的STM32F103。STM32F103控制器具有高性能、低功耗、低电压等特性, 同时具有高集成度和易于开发的优势。图2所示是该系统中的微控制器电路。控制器与射频收发器nRF24L01的接口采用SPI口来实现, 即图2 中SPICS、MOSI、MISO和SCK四条信号线和CE和INT0两条信号线。另外,该控制器还可以扩展一路主板RS232 口和8 路GPIO口输出。
STM32F103微控制器电路

图2 微控制器电路

  1.3 射频收发电路
  nRF24L01可工作于2.4 GHz~2.5 GHz ISM 频段, 该收发器内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块, 是一款集成度较高的无线收发器。nRF24L01的外部电路比较简单, 而且融合了增强型ShockBurst技术, 其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。同时,该芯片的功耗极低, 在以-6 dBm的功率发射时,其工作电流只有9 mA;而在接收时, 工作电流只有12.3 mA。nRF24L01的控制电路可与STM32控制器的SPI口和GPIO口相连接。图3所示是该芯片组成的射频收发电路原理图。
nRF24L01组成的射频收发电路 

图3 射频收发电路
  2 系统程序设计
  本系统可在STM32F103上移植UCOSII操作系统。系统程序主要分为主机的系统初始化程序、键盘和显示程序及射频收发器nRF24L01的控制程序三大部分。图4所示是其软件程序流程。
近程无线数传系统程序流程图 


图4 系统程序流程图
  系统程序设计的关键是UCOSII操作系统的移植和SPI口通信控制。有关操作系统的移植, 芯片厂商在官网上已有范例提供, 本文不再赘述。

下面列出系统SPI初始化及收发函数的程序源码。
void SPI_Initial (void)
1a4a2cecacba05702a1f117c8aa383ba.jpg 
b82adf97ca919d03aa14b8f8a3b423dc.jpg 
51e51dc576855b1d8c8e5d6f7c2631c6.jpg 
  当然, 也可以用GPIO口来实现SPI通信, 但前提是通信速率要求不是很高。由于要通过GPIO口模拟实现SPI的突发传送协议, 而且要兼顾其通用性, 故其程序较为复杂。下面给出通过GPIO口实现SPI收发的一般程序:


  3 结束语
  经现场调试证明, 本文给出的无线数传系统具有成本低, 速率高, 传输可靠等优点。在实际应用中, 还可根据需要将nRF24LOl组成一对一、一对多、多对多的结构。

关键字:基于微处理器  射频收发  无线数传

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0925/article_19485.html
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