摘要：為了解電感生產(chǎn)決有線數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€路布放和數(shù)據(jù)通信接口問題，方便儀器設(shè)備之間的連接，設(shè)計(jì)了一種基于USB接口的嵌入式無線傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)把新一代USB接口芯片CP2101與低功耗RF收發(fā)芯片CC1101相結(jié)合，采用單片機(jī)控制，通過自主靈活的通信協(xié)議和全球ISM頻段通信標(biāo)準(zhǔn)，以及高效前向糾錯(cuò)信道編碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了中短距離內(nèi)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、高速的數(shù)據(jù)傳輸。
關(guān)鍵詞：無線傳輸；CP2101；CC1101；嵌入式系統(tǒng)
基于USB接口的嵌入式無線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)在涉及通信接口時(shí)，為了解決PC機(jī)串口和并口嚴(yán)重不足的問題以及方便儀器設(shè)備之間的連接，提出了無線傳輸技術(shù)和USB接口相結(jié)合的方案。無線傳輸和USB接口在各自的應(yīng)用領(lǐng)域都不再是新概念，但將兩者相結(jié)合確是一個(gè)較為獨(dú)特的設(shè)計(jì)創(chuàng)新。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)
整個(gè)設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)基于USB接口的數(shù)字無線RF發(fā)送與接收，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示，可分為3大部分：無線RF電路、微控制器電路、USB接口電路。
無線RF電路的主要功能是將從微控制貼片電感器送來的數(shù)據(jù)按照預(yù)設(shè)的調(diào)制格式送到天線激勵(lì)電磁波發(fā)射，并將從天線接收到的調(diào)制信號解調(diào)得到基帶信號，再送給微控制器。微控制器(AT89C51)電路是整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制核心，是RF電路與USB接口之間的通信橋梁，同時(shí)也是RF電路的控制芯片，這部分需完成兩大功能：其一是對RF芯片進(jìn)行寄存器配置(通信參數(shù)配置)和數(shù)字通信，其二是與USB芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞以及對USB接口通信波特率設(shè)置。
2 硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
硬件電路按結(jié)構(gòu)與功能分由3部分組成：無線RF電路、微控制器接口電路、USB接口電路。
2．1 無線RF電路
基于CC1101的無一體電感線RF電路設(shè)計(jì)如圖2所示。
CC1101是TI公司生產(chǎn)的一款高集成度、高靈敏度、多通道UHF收發(fā)機(jī)，專為低功耗無線數(shù)據(jù)傳輸所設(shè)計(jì)，特別是用在315／433／868／915 MHz頻點(diǎn)的ISM(工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療)和SRD(短距離設(shè)備)領(lǐng)域。它的RF收發(fā)器集成了一個(gè)配置非常靈活的調(diào)制解調(diào)器，支持多種不同的調(diào)制方式，其數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)500 kbps，且具有遠(yuǎn)程無線喚醒(WOR)功能。RF芯片CC1101采用的是基于0．18μsCMOS晶體的Chipc大功率電感on的SmartRF04技術(shù)，它資源開放性非常好，外圍電路設(shè)計(jì)簡單，特別是這款RF芯片的輸出功率、載波頻率、通信波特率可由控制芯片對相關(guān)寄存器編程更改，設(shè)計(jì)與應(yīng)用非常靈活。
2．1．1 輸出功率調(diào)節(jié)
來自設(shè)備的RF輸出功率等級有兩個(gè)可程控等級。
首先，專用的PATABLE寄存器能保持8個(gè)用戶(PATABLE(0)～PATABLE(7))選擇輸出功率設(shè)定。然后，3位FREND0．PA_POWER[2：0]值選擇PATABLE使用入口。這個(gè)兩級功能在傳輸?shù)拈_始和結(jié)束時(shí)提供塑封電感靈活的PA功率線性上升或下降，及ASK調(diào)制整形。在每種情況下，PATABLE中序號0～FREND0.PA_POWER的所有PA功率設(shè)定值都會用到。
2．1．2 載波頻率控制
CC1100的頻率控制用來最小化一個(gè)信道導(dǎo)向系統(tǒng)需要的設(shè)計(jì)。為了建立一個(gè)帶信道數(shù)目的系統(tǒng)，理想信道間隔由MDMCFG0．CHANSPC_M和MDMCFG1．CHANSPC_E寄存器設(shè)定。信道間隔寄存器分別為尾數(shù)和指數(shù)。基頻率和起始頻率由位于FREQ2、FREQ1和FREQ0寄存器的24位頻率詞匯設(shè)定。這個(gè)詞匯典型地設(shè)定為將要使用的最低信道頻率的中心。理想信道數(shù)目由8位信道數(shù)目寄存器CHANNR．CHAN設(shè)定。寄存器CHANNR．CHAN為信道偏移的倍數(shù)。合成載波頻率為(式中的fxosc晶振選用的頻率為26MHz)：
選定的fIF(中間頻率)由FSCTRL1．FREQ_IF寄存器控制：
2．1．3 通信波特率設(shè)置
系統(tǒng)傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)率由MDMCFG3．DRATE_M和MDMCFG4．DRATE_E配置寄存器控制。數(shù)據(jù)率由下式算得，控制的數(shù)據(jù)率由晶體頻率決定。
下面的方法能用來找到對應(yīng)于給定數(shù)據(jù)率的合適的值： 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
