基于微处理器和射频收发芯片的近程无线数传系统设计
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。
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。
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。
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。
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)
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。
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图2 微控制器电路
1.3 射频收发电路
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图3 射频收发电路
2 系统程序设计
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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)
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。
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