使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸?shù)馁Y料概述

我們知道，RSR232串行口傳輸協(xié)議的最大有效距離是10M，且為有線傳輸，這給一些需要遠(yuǎn)距離傳輸控制帶來(lái)很大的不便。根據(jù)課題需要，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于特高頻（300M以上）無(wú)線傳輸方法，實(shí)際使用效果連好，能滿足一般的傳輸和控制，可應(yīng)用于微機(jī)、單片機(jī)等控制領(lǐng)域。對(duì)于誤碼率要求較高的場(chǎng)合，建議采用CRC編碼減少誤碼率。

一、調(diào)制與發(fā)射

常見(jiàn)的模擬調(diào)制方式有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相，常見(jiàn)的數(shù)字調(diào)制方法有頻移鍵控、幅移鍵控等。OOK調(diào)制方式雖性能較差，但電路簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)容易，工作穩(wěn)定，被廣泛應(yīng)用于無(wú)線防盜和保安領(lǐng)域。如汽車、摩托車報(bào)警器，倉(cāng)庫(kù)大門，以及家庭保安系統(tǒng)中，大多使用這一類型電路。見(jiàn)圖1
早期的發(fā)射器使用的是LC振蕩電路，但該電路受分布參數(shù)的影響太大， 頻率漂移較為嚴(yán)重，穩(wěn)定性不好，且調(diào)試復(fù)雜，現(xiàn)已基本不用。取而待之的是高穩(wěn)定性的新型器件，常見(jiàn)的有聲表濾波器、陶瓷諧振器等。
聲表濾波器在高頻電子通訊中應(yīng)用很廣泛。這種濾波器體積小，重量輕，中心頻率可做的很高，相對(duì)帶寬較寬，具有理想矩形系數(shù)的選頻特性。并且這種濾波器可采用與集成電路工藝相同的片面加工工藝，制造簡(jiǎn)單，成本低，重塑性和設(shè)計(jì)靈活性高，可大量生產(chǎn)和加工，是一種應(yīng)用日益廣泛的濾波器。
與晶振電路相比，聲表振蕩電路簡(jiǎn)單多了。圖1電路為常見(jiàn)的發(fā)射機(jī)電路，由于使用了聲表器件，電路工作非常穩(wěn)定，即使手抓天線、聲表器或電路其他部位，發(fā)射頻率均不會(huì)漂移。本電路有效傳輸距離可達(dá)200米以上。
利用某些陶瓷材料的壓電效應(yīng)構(gòu)成的濾波器，稱為陶瓷濾波器。常用的陶瓷濾波器是由鈦酸鉛[Pb（ZrTiO3）]制成。
與其他濾波器相比較，該濾波器制作工藝簡(jiǎn)單，且能方便的焙制成各種形狀，適合濾波器的小型化；而且耐熱性耐濕性能較好，很少受外界影響。其QL值通常為幾百，比LC濾波器的高，但比石英晶體振蕩的低。因此做濾波器時(shí)通頻帶沒(méi)有石英晶體那樣窄，選擇性也比石英晶體濾波器差。目前陶瓷濾波器被廣泛應(yīng)用于接收機(jī)和其他儀器。

二、接收與解調(diào)

常見(jiàn)的接收電路有超再生電路和超外差電路，超再生電路成本低，功耗可小到100uA左右，調(diào)整良好的超再生電路靈敏度和一級(jí)高放、一級(jí)振蕩、一級(jí)混頻以及兩級(jí)中放的超外差接收機(jī)差不多。但超再生電路的工作穩(wěn)定性和選擇性都比較差，所以抗干擾能力也很差。
超外差電路的靈敏度和選擇性都可以做得很好，現(xiàn)在有許多公司生產(chǎn)了許多接收超外差單片電路，只要外接很少的元件就能解調(diào)出調(diào)制信號(hào)。如美國(guó)Micrel公司推出的單片集成電路接收及解調(diào)電路MICRF001和MICRF002，它們是專為無(wú)線數(shù)字通信設(shè)計(jì)的解調(diào)電路，只要很少的外圍元件就可以將模擬調(diào)制的高頻信號(hào)解調(diào)出數(shù)字信號(hào)，使用非常簡(jiǎn)單。

四、單片機(jī)全雙工無(wú)線傳輸方案
發(fā)射電路采用圖1電路，接收電路采用圖2電路，通信距離不小于200M。ICRF002美國(guó)Micrel公司推出的單片集成電路，可完成接收及解調(diào)。MICRF002是MICRF001的改進(jìn)型，與MICRF001相比，功耗更低，并具有電源關(guān)斷控制端，可方便的與單片機(jī)接口。MICRF002性能穩(wěn)定，使用非常簡(jiǎn)單。，ICRF002使用陶瓷諧振器，換用不同的諧振器，接收頻率可覆蓋300-440MHz。MICRF002具有兩種工作模式：掃描模式和固定模式。掃描模式接受帶寬可達(dá)幾百KHz。此模式主要用來(lái)和LC振蕩的發(fā)射機(jī)配套使用，因?yàn)椋琇C發(fā)射機(jī)的頻率漂移較大，掃描模式下的數(shù)據(jù)通訊速率約為每秒2.5KBS。固定模式的帶寬僅幾十KHz，此模式用于和使用晶振穩(wěn)頻的發(fā)射機(jī)配套，數(shù)據(jù)速率可達(dá)每秒鐘10KBytes。工作模式選擇通過(guò)MICRF002的第16腳（SWEN）實(shí)現(xiàn)。另外，使用喚醒功能可以喚醒譯碼器或CPU，以最大限度地降低功耗。
圖3是AT89C52組成的256路點(diǎn)滴數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主機(jī)原理圖，主機(jī)與從機(jī)之間可無(wú)線全雙工串行通信。單片機(jī)串行口發(fā)送端與圖1電路的數(shù)據(jù)輸入端相連，數(shù)據(jù)接收端與圖2電路的數(shù)據(jù)輸出端相連。AT89C52的通訊撥特率設(shè)置為9.8KB，T2工作于方式2，用作撥特率發(fā)生器。顯示和鍵盤管理用的是HD7279芯片。該芯片屬于I2C總線器件，能管理64個(gè)鍵盤和16位數(shù)碼管，或者64位LED，使用非常方便。

一、無(wú)線SoC(片上系統(tǒng))的核心-MCU
我們今天的時(shí)代，是無(wú)線時(shí)代，采用射頻SoC(片上系統(tǒng))進(jìn)行無(wú)線通訊設(shè)計(jì)，是開(kāi)發(fā)低成本、低功耗無(wú)線通訊應(yīng)用系統(tǒng)的理想方案。射頻SoC(片上系統(tǒng))的特點(diǎn)是：
1) 專門的設(shè)計(jì)，將全部的高頻部分電路全部集成到了電路內(nèi)部，從無(wú)線芯片片機(jī)到天線之間，只有簡(jiǎn)單的濾波電路，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者完成不必進(jìn)行任何高頻電路設(shè)計(jì)；2) 采用特殊設(shè)計(jì)，使無(wú)線芯片和微處理器和高頻線路間，實(shí)現(xiàn)完美的配合，數(shù)字電路對(duì)高頻通訊的影響減低到最?。?)將微處理器和無(wú)線芯片設(shè)計(jì)成一體，變成無(wú)線單片機(jī)，只要你懂單片機(jī)，就可以輕松完成無(wú)線通訊功能設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。
作為射頻SoC(片上系統(tǒng))的核心-嵌入式的微處理器，需要能進(jìn)行無(wú)線通訊中的大量軟件處理，包括糾錯(cuò)，防止碰撞，通訊協(xié)議處理等等，特別是在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和未來(lái)短距離、微功耗的IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中，更需要微處理器承擔(dān)大量的計(jì)算和控制功能，在這個(gè)微處理器內(nèi)核的選擇上，需要考慮：
1/快速的計(jì)算能力；2/極低的功率消耗；3/高效率的開(kāi)發(fā)工具，包括編譯/匯編/DEBUG工具；4/和高頻無(wú)線收發(fā)部分電路的有機(jī)結(jié)合；5/應(yīng)用軟件的支持。
無(wú)線SoC(片上系統(tǒng))的芯片開(kāi)發(fā)公司在經(jīng)過(guò)綜合考慮上述因素后，大多數(shù)不約而同的選擇了有多年歷史的 8051微處理器內(nèi)核作為無(wú)線SoC(片上系統(tǒng))微處理器。對(duì)于準(zhǔn)備學(xué)習(xí)使用無(wú)線技術(shù)的廣大單片機(jī)工程師和電子工程師而言，這是一個(gè)大好的消息，因?yàn)椋瑥挠芯€到無(wú)線的技術(shù)過(guò)渡中，將不再需要重新學(xué)習(xí)和熟悉單片機(jī)的結(jié)構(gòu)/指令系統(tǒng)/編譯器；而且，如果你選擇成都無(wú)線龍通訊科技公司的無(wú)線8051單片機(jī)系列開(kāi)發(fā)工具，你也不需要重新熟悉開(kāi)發(fā)工具，而可以直接學(xué)習(xí)無(wú)線通訊的知識(shí)；直接快速進(jìn)入無(wú)線通訊的實(shí)踐中去。
二、已經(jīng)在市場(chǎng)的8051內(nèi)核的無(wú)線射頻SoC(片上系統(tǒng))
8051 兼容的無(wú)線單片機(jī)目前全世界共有4種，但主流的是chipcon 公司的cc1010, Nordic 公司的nRF24E1/nRF9E5。這三種無(wú)線單片機(jī)各有自己的特點(diǎn)，chipcon公司的cc1010有32kbyte Flash+2048+128 SRAM，三通道A/D 10位轉(zhuǎn)換器，64線TQFP封裝，傳輸通訊速度 76.8k bit/s , 片上具有：RTC/2UART/2PWM/SPI/26個(gè)I/O/DES加密電/看門狗電路等等，高頻部分全部集成在芯片上，工作在300- 1000mhz, 最小的功率消耗僅0.2uA；小量?jī)r(jià)格在50人民幣/每片左右。Nordic的nRF24E1工作在2.4GHZ，nRF9E5工作在433MHZ和 868-930MHZ，雖然Nordic的無(wú)線單片機(jī)存儲(chǔ)器較小，只有4K，但由于采用較好的電源管理方式最小的功率消耗僅2.0uA；，并采用快速的 SHOCKBURST技術(shù)，傳輸通訊速度 100k bit/s在國(guó)內(nèi)購(gòu)買，小量?jī)r(jià)格在40人民幣/每片。
三、將要推出的8051內(nèi)核的新一代無(wú)線SoC(片上系統(tǒng))
今年第二季度，chipcon公司將推出新一代工作在2.4Ghz, 兼容IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的高性能8051內(nèi)核的無(wú)線單片機(jī)cc2430，該無(wú)線單片機(jī)主要參數(shù)如下：
1) MCU 使用 8051 8-bit 單周期內(nèi)核，較標(biāo)準(zhǔn)8051快8倍；2)128kByte FLASH 存儲(chǔ)器+ 8kByte RAM；3) RTC/2USART/2PWM/SPI/DES加密電/看門狗電路等等；4)ADC電路；5)高頻部分全部集成在芯片上，工作在2.4Ghz, 低功率消耗；6)批量(百萬(wàn))價(jià)格在4美元/每片。7)ZigBee 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn), 包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào), 路由，簡(jiǎn)單節(jié)點(diǎn)功能；CC2430 采用Chipcon 公司最新的Smart RF 03 技術(shù) 和 0.18CMOS工藝制造，7x7 mm QLP 48 包裝；另外還有多家采用8051內(nèi)核的無(wú)線單片機(jī)預(yù)計(jì)在今年推出。
四、無(wú)線龍新的C51RF-3開(kāi)發(fā)工具將支持開(kāi)發(fā)cc2430
如果你開(kāi)始實(shí)際到動(dòng)手開(kāi)發(fā)以射頻SoC(片上系統(tǒng))為核心的應(yīng)用系統(tǒng)，你需要配備無(wú)線單片機(jī)開(kāi)發(fā)工具來(lái)完成編譯后的無(wú)線通訊程序下載/調(diào)試/測(cè)試等工作. 成都無(wú)線龍通訊科技公司年初推出新一代C51RF-2無(wú)線單片及開(kāi)發(fā)工具和系列參考設(shè)計(jì)模塊。你如果采用無(wú)線龍通訊科技自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的c51rf -2開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，你只需要一臺(tái)c51rf-2就可以快速完成對(duì)nRF24e1/nRF9E5/cc1010等三種無(wú)線單片機(jī)芯片評(píng)估測(cè)試/軟件開(kāi)發(fā)/調(diào)試等，由于產(chǎn)品價(jià)格比國(guó)外同類產(chǎn)品低60%，而且工作可靠，使用方便，所以深受廣大單片機(jī)工程師和電子工程師歡迎；產(chǎn)品供不應(yīng)求。
而且為了讓廣大單片機(jī)愛(ài)好者和電子工程師能夠負(fù)擔(dān)，無(wú)線龍通訊科技公司在促銷期對(duì)購(gòu)買c51rf-2開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的個(gè)人用戶和教育系統(tǒng)用戶提供較大幅度的優(yōu)惠和折扣。同時(shí)，無(wú)線龍通訊科技公司通過(guò)正在美國(guó)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中心，不斷跟蹤最新的8051射頻SoC(片上系統(tǒng))和其他無(wú)線芯片系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)展，不斷升級(jí)和不斷開(kāi)發(fā)新的，低成本無(wú)線SoC(片上系統(tǒng))開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。
無(wú)線龍通訊科技公司目前正在開(kāi)發(fā) c51rf-3等新一代無(wú)線單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和無(wú)線設(shè)計(jì)工具，c51rf-3將在支持目前nRF24e1/nRF9E5/cc1010等三種無(wú)線單片基礎(chǔ)上，增加支持cc2430等新一代無(wú)線單片機(jī)功能。