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单片机无线传输

作者:佚名   来源:本站原创   点击数:x  更新时间:2007年06月30日   【字体:
我们知道,RSR232串行口传输协议的最大有效距离是10M,且为有线传输,这给一些需要远距离传输控制带来很大的不便。根据课题需要,我们设计了一种基于特高频(300M以上)无线传输方法,实际使用效果连好,能满足一般的传输和控制,可应用于微机、单片机等控制领域。对于误码率要求较高的场合,建议采用CRC编码减少误码率。

一、调制与发射


常见的模拟调制方式有调幅、调频和调相,常见的数字调制方法有频移键控、幅移键控等。OOK调制方式虽性能较差,但电路简单实现容易,工作稳定,被广泛应用于无线防盗和保安领域。如汽车、摩托车报警器,仓库大门,以及家庭保安系统中,大多使用这一类型电路。见图1
早期的发射器使用的是LC振荡电路,但该电路受分布参数的影响太大, 频率漂移较为严重,稳定性不好,且调试复杂,现已基本不用。取而待之的是高稳定性的新型器件,常见的有声表滤波器、陶瓷谐振器等。
声表滤波器在高频电子通讯中应用很广泛。这种滤波器体积小,重量轻,中心频率可做的很高,相对带宽较宽,具有理想矩形系数的选频特性。并且这种滤波器可采用与集成电路工艺相同的片面加工工艺,制造简单,成本低,重塑性和设计灵活性高,可大量生产和加工,是一种应用日益广泛的滤波器。
与晶振电路相比,声表振荡电路简单多了。图1电路为常见的发射机电路,由于使用了声表器件,电路工作非常稳定,即使手抓天线、声表器或电路其他部位,发射频率均不会漂移。本电路有效传输距离可达200米以上。
利用某些陶瓷材料的压电效应构成的滤波器,称为陶瓷滤波器。常用的陶瓷滤波器是由钛酸铅[Pb(ZrTiO3)]制成。
与其他滤波器相比较,该滤波器制作工艺简单,且能方便的焙制成各种形状,适合滤波器的小型化;而且耐热性耐湿性能较好,很少受外界影响。其QL值通常为几百,比LC滤波器的高,但比石英晶体振荡的低。因此做滤波器时通频带没有石英晶体那样窄,选择性也比石英晶体滤波器差。目前陶瓷滤波器被广泛应用于接收机和其他仪器。

二、接收与解调


见的接收电路有超再生电路和超外差电路,超再生电路成本低,功耗可小到100uA左右,调整良好的超再生电路灵敏度和一级高放、一级振荡、一级混频以及两级中放的超外差接收机差不多。但超再生电路的工作稳定性和选择性都比较差,所以抗干扰能力也很差。
超外差电路的灵敏度和选择性都可以做得很好,现在有许多公司生产了许多接收超外差单片电路,只要外接很少的元件就能解调出调制信号。如美国Micrel公司推出的单片集成电路接收及解调电路MICRF001和MICRF002,它们是专为无线数字通信设计的解调电路,只要很少的外围元件就可以将模拟调制的高频信号解调出数字信号,使用非常简单。

四、单片机全双工无线传输方案
发射电路采用图1电路,接收电路采用图2电路,通信距离不小于200M。ICRF002美国Micrel公司推出的单片集成电路,可完成接收及解调。MICRF002是MICRF001的改进型,与MICRF001相比,功耗更低,并具有电源关断控制端,可方便的与单片机接口。MICRF002性能稳定,使用非常简单。,ICRF002使用陶瓷谐振器,换用不同的谐振器,接收频率可覆盖300-440MHz。MICRF002具有两种工作模式:扫描模式和固定模式。扫描模式接受带宽可达几百KHz。此模式主要用来和LC振荡的发射机配套使用,因为,LC发射机的频率漂移较大,扫描模式下的数据通讯速率约为每秒2.5KBS。固定模式的带宽仅几十KHz,此模式用于和使用晶振稳频的发射机配套,数据速率可达每秒钟10KBytes。工作模式选择通过MICRF002的第16脚(SWEN)实现。另外,使用唤醒功能可以唤醒译码器或CPU,以最大限度地降低功耗。
图3是AT89C52组成的256路点滴数据采集系统的主机原理图,主机与从机之间可无线全双工串行通信。单片机串行口发送端与图1电路的数据输入端相连,数据接收端与图2电路的数据输出端相连。AT89C52的通讯拨特率设置为9.8KB,T2工作于方式2,用作拨特率发生器。显示和键盘管理用的是HD7279芯片。该芯片属于I2C总线器件,能管理64个键盘和16位数码管,或者64位LED,使用非常方便。



一、无线SoC(片上系统)的核心-MCU
我们今天的时代,是无线时代,采用射频SoC(片上系统)进行无线通讯设计,是开发低成本、低功耗无线通讯应用系统的理想方案。射频SoC(片上系统)的特点是:
1) 专门的设计,将全部的高频部分电路全部集成到了电路内部,从无线芯片片机到天线之间,只有简单的滤波电路,系统设计者完成不必进行任何高频电路设计;2) 采用特殊设计,使无线芯片和微处理器和高频线路间,实现完美的配合,数字电路对高频通讯的影响减低到最小;3)将微处理器和无线芯片设计成一体,变成无线单片机,只要你懂单片机,就可以轻松完成无线通讯功能设计开发。
作为射频SoC(片上系统)的核心-嵌入式的微处理器,需要能进行无线通讯中的大量软件处理,包括纠错,防止碰撞,通讯协议处理等等,特别是在复杂网络系统和未来短距离、微功耗的IEEE 802.15.4标准中,更需要微处理器承担大量的计算和控制功能,在这个微处理器内核的选择上,需要考虑:
1/快速的计算能力;2/极低的功率消耗;3/高效率的开发工具,包括编译/汇编/DEBUG工具;4/和高频无线收发部分电路的有机结合;5/应用软件的支持。
无线SoC(片上系统)的芯片开发公司在经过综合考虑上述因素后,大多数不约而同的选择了有多年历史的 8051微处理器内核作为无线SoC(片上系统)微处理器。对于准备学习使用无线技术的广大单片机工程师和电子工程师而言,这是一个大好的消息,因为,从有线到无线的技术过渡中,将不再需要重新学习和熟悉单片机的结构/指令系统/编译器;而且,如果你选择成都无线龙通讯科技公司的无线8051单片机系列开发工具,你也不需要重新熟悉开发工具,而可以直接学习无线通讯的知识;直接快速进入无线通讯的实践中去。
二、已经在市场的8051内核的无线射频SoC(片上系统)
8051 兼容的无线单片机目前全世界共有4种,但主流的是chipcon 公司的cc1010, Nordic 公司的nRF24E1/nRF9E5。这三种无线单片机各有自己的特点,chipcon公司的cc1010有32kbyte Flash+2048+128 SRAM,三通道A/D 10位转换器,64线TQFP封装,传输通讯速度 76.8k bit/s , 片上具有:RTC/2UART/2PWM/SPI/26个I/O/DES加密电/看门狗电路等等,高频部分全部集成在芯片上,工作在300- 1000mhz, 最小的功率消耗仅0.2uA;小量价格在50人民币/每片左右。Nordic的nRF24E1工作在2.4GHZ,nRF9E5工作在433MHZ和 868-930MHZ,虽然Nordic的无线单片机存储器较小,只有4K,但由于采用较好的电源管理方式最小的功率消耗仅2.0uA;,并采用快速的 SHOCKBURST技术,传输通讯速度 100k bit/s在国内购买,小量价格在40人民币/每片。
三、将要推出的8051内核的新一代无线SoC(片上系统)
今年第二季度,chipcon公司将推出新一代工作在2.4Ghz, 兼容IEEE 802.15.4标准的高性能8051内核的无线单片机cc2430,该无线单片机主要参数如下:
1) MCU 使用 8051 8-bit 单周期内核,较标准8051快8倍;2)128kByte FLASH 存储器+ 8kByte RAM;3) RTC/2USART/2PWM/SPI/DES加密电/看门狗电路等等;4)ADC电路;5)高频部分全部集成在芯片上,工作在2.4Ghz, 低功率消耗;6)批量(百万)价格在4美元/每片。7)ZigBee 无线网络节点, 包括网络协调, 路由,简单节点功能;CC2430 采用Chipcon 公司最新的Smart RF 03 技术 和 0.18CMOS工艺制造,7x7 mm QLP 48 包装;另外还有多家采用8051内核的无线单片机预计在今年推出。
四、无线龙新的C51RF-3开发工具将支持开发cc2430
如果你开始实际到动手开发以射频SoC(片上系统)为核心的应用系统,你需要配备无线单片机开发工具来完成编译后的无线通讯程序下载/调试/测试等工作. 成都无线龙通讯科技公司年初推出新一代C51RF-2无线单片及开发工具和系列参考设计模块。你如果采用无线龙通讯科技自主知识产权开发设计的c51rf -2开发系统,你只需要一台c51rf-2就可以快速完成对nRF24e1/nRF9E5/cc1010等三种无线单片机芯片评估测试/软件开发/调试等,由于产品价格比国外同类产品低60%,而且工作可靠,使用方便,所以深受广大单片机工程师和电子工程师欢迎;产品供不应求。
而且为了让广大单片机爱好者和电子工程师能够负担,无线龙通讯科技公司在促销期对购买c51rf-2开发系统的个人用户和教育系统用户提供较大幅度的优惠和折扣。同时,无线龙通讯科技公司通过正在美国的设计开发中心,不断跟踪最新的8051射频SoC(片上系统)和其他无线芯片系统的技术进展,不断升级和不断开发新的,低成本无线SoC(片上系统)开发系统。
无线龙通讯科技公司目前正在开发 c51rf-3等新一代无线单片机开发系统和无线设计工具,c51rf-3将在支持目前nRF24e1/nRF9E5/cc1010等三种无线单片基础上,增加支持cc2430等新一代无线单片机功能。

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