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MSP430和nRF905的无线数传系统设计

来源:中电网/郑州威科姆公司 张晓健 李伟 张小雨?? 2006年09月28日 ?? 收藏0

1 MSP430简介

MSP430是TI公司新推出的16位系列单片机,在电池供电的低功耗应用中具有独特的优势,其工作电压在1.8-3.6V之间,正常工作时功耗可控制在200μA左右,低功耗模式使可实现2μA甚至0.1μA的低功耗,MSP430具有非常高的集成度,通常在单个芯片上集成有12位的A/D、比较器、多个定时器,片内USART、看门狗、片内振荡器、大量的I/O端口及大容量的片内存储器,一般单片就可以满足大多数的应用需要。

在低功耗应用中设计程序时,最好采用以下方法:CPU在初始化完成后,处于低功耗工作模式,在有外部事件发生时唤醒进入终端服务程序,完成后重新进入低功耗模式,照此循环往复,可以最大限度地降低功耗。

2 nRF905简介

nRF905是挪威Nordic公司推出的单片射频发射器芯片,工作电压为1.9-3.6V,32引脚QFN封装(5mm×5mm),工作于433/868/915MHz3个ISM频道(可以免费使用)。nRF905可以自动完成处理字头和CRT(循环冗余码校验)的工作,可由片内硬件自动完成曼彻斯特编码/解码,使用SPI接口与微控制器通信,配置非常方便,其

功耗非常低,以-10dBm的输出功率发射时电流只有11mA,在接收模式时电流为12.5mA。

nRF905传输数据时为非实时方式,即发送端发出数据,接收端收到后先暂存于芯片存储器内,外面的MCU可以在需要时再到芯片中去取。nRF905一次的数据传输量最多为32B。

2.1 nRF905的工作模式及设置

nRF905的两种工作模式和两种节能模式,分别为掉电模式、待机模式、ShockBurst TM接收模式和ShockBurst TM发送模式,这几种模式由外界CPU通过控制nRF905的3个引脚PWR_UP、TRX_CE和TX_EN的高低电平来决定,如表1所列。

??????????????????????? 高低电平

外界MCU通过SPI总线配置nRF905的内部寄存器,读写数据时必须把其置为待机或掉电模式,nRF905在待机模式时功耗为40μA,在掉电模式时功耗为2.5μA。

2.2 nRF905的状态输出

nRF905有3个引脚用于状态输出,分别是:CD(载波检测)、AM(地址匹配)和DR(数据就绪),均为高电平有效,nRF905在处于接收模式时,若检测到接收频率段的载波,就置CD为高,接着检测载波数据中的地址字节,若与本身已配置的接收地址相同,则置AM为高,若再检测到接收数据中的CRC校验正确,则存储有效数据字节,置DR为高。

此外,nRF905还有一个时钟输出引脚uPCLH,供用户选择使用。通过配置内部寄存器,可改变其频率输出,这一点在调试时很有用。无线系统至少需要一发一收两个设备,调试时若出现问题很难判断是哪一方的故障。可以通过修改nRF905的寄存器,用示波器观察uPCLK输出是否变化的方法,来判断其硬件电路和CPU操作,nRF905的程序是否正确,从而判断及设备是否工作正常。

2.3 nRF905的数据接口

外围MCU通过SPI总线配置nRF905的内部寄存器和收发数据,nRF905的SPI总线包括4个引脚:CSN(SPI使能)、SCK(SPI时钟)、MISO(主入从出)和MOSI(主出从入)。这里nRF905为从机,其SPI的时钟范围很宽,可以从1Hz-10MHz,因此MCU在写控制程序时不必苛求时间的准确度。

SPI总线的每次操作都必须在使能引脚CSN的下降沿开始,CSN低电平有效,总线上的数据在时钟的上升沿有效,MCU对SPI总线的操作不外乎两种方式:读和写,在进行读操作时,先把CSN置低,然后在MOSI数据线上输出一个表示读命令的字节,与此同时,nRF905会在MISO数据线上输出一字节表示状态信息的数据,随后输出一地址字节,后面跟随有效数据,在进行写操作时比较简单,MCU先把CSN拉低,然后在MOSI线上输出写命令字节和数据字节即可。

2.4 nRF905的寄存器配置

nRF905内部有5类寄存器:一是射频配置寄存器,共10个字节,包括中心频点、无线发送功率配置、接收灵敏度、收发数据的有效字节数、结社地址配置等重要信息;二是发送数据寄存器,共32字节,MCU要向外发的数据就需要写在这里,三是发送地址,共4个字节,一对收发设备要正常通信,就需要发送端的发送地址与接收端的接手地址配置相同,四是接收数据寄存器,共32字节,nRF905接收到的有效数据就存储在这些寄存器中,MCU可以在需要时到这里读取,五是状态寄存器,1个字节,含有地址匹配和数据就绪的信息,一般不用。


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