基于ARM7的數據采集與無線傳輸模塊設計
2.1 nRF905芯片工作模式
nRF905有4種工作模式,即接收和發送兩種Shock Burst TM模式,關機和空閑兩種節能模式。nRF905的工作模式由TRX_CE,TX_EN和PWR_UP 3個引腳決定。如表1所示。本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/148025.htm

Shock Burst TM模式:與射頻數據包有關的高速信號處理都在nRF905片內進行,數據在微控制器中低速處理,但在nRF905中高速發送,因此中間有較長時間的空閑,這很有利于節能。由于nRF905工作于ShockBurst TM模式,因此使用低速的微控制器也能得到較高的射頻數據發射速率。在Shock Burst TM接收模式下,當一個包含正確地址和數據的數據包被接收到后,地址匹配(AM)和數據準備好(DR)兩引腳通知微控制器。在Shock Burst TM發送模式,nRF905自動產生字頭和CRC校驗碼,當發送過程完成后,數據準備好引腳通知微處理器數據發射完畢。由以上分析可知,nRF905的Shock Burst TM收發模式有利于節約存儲器和微控制器資源,同時也減小了編寫程序的時間。
2.2 LPC2220與無線收發模塊的連接
nRF905無線收發器電路模塊與LPC2220開發板連接的硬件框圖如圖2所示,LPC2220處理器可以通過SPI接口及相關指令訪問nRF905的寄存器。LPC2220中具有兩個完全獨立的SPI控制器:SPI0和SPI1。此處采用SPI0,其可配置為SPI主機或從機,支持全雙工數據通信,最大數據率為外設時鐘的1/8。電路天線部分使用高增益天線,在理想狀況下,傳輸距離可達800 m以上。

當ARM有數據要發送時,通過SPI接口,按時序把接收機的地址和要發送的壓縮數據傳輸到nRF905無線收發芯片中,再通過天線發送出去,這樣完成了對1幀壓縮數據的傳輸。SPI接口的速率在通信協議和器件配置時確定。ARM置高nRF905的TRX_CE,TX_EN管腳,激發nRF905的Shock Burst TM發送模式。P0.13管腳與DR管腳相連,通知ARM數據己發送完,P0.7管腳與CSN管腳相連,由主機ARM激活,決定從機nRF905是否開始讀取數據。

nRF905與LPC2220兩個這樣的模塊連接即可組成一個無線數據收發系統,如圖3所示。串口通信時,通信雙方必須要求相同的波特率才不會丟幀;同時也必須要求一致的通信數據格式,這都是通過LPC2220芯片的UART通信接口模塊進行設置的。
3 實驗結果分析
基于nRF905的無線傳輸模塊最終實現了低功耗遠距離的數據傳輸。經實驗分析表明:當傳輸模塊工作在868 MHz頻段時,數據傳輸速率可達1 000 kbit·s-1;若采用高增益天線,則可使傳輸距離達到800 m以上,且表現出良好的穩定性。
4 結束語
嵌入式系統以其本身體積小巧便攜、實時性高、穩定性好等優點,成為多領域共同研究的熱點。文中采用ARM7作為控制器,其結構小巧,與外設連接提供了穩定可靠的硬件架構、功耗小、性能穩定、維護方便;不僅降低了成本,并且有效實現了高精度、高速、實時的數據采集,提高了系統的可靠性和實時性。此外,設計的無/線收發模塊,采用nR9905通過SPI接口同微拉制器進行數據傳送,通過ShoekBurstTM收/發模式進行無線數據發送,收/發可靠,實現簡單。當工作在868 MHz頻段時,數據發送/接收速率為1 000 kbit·s-1,收/發距離可達十幾m,表現出良好的穩定性,實現高速傳輸。













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