單片機(jī)程序設(shè)計(jì) - nRf2401+CP2102實(shí)現(xiàn)USB2.0無(wú)線測(cè)控網(wǎng)絡(luò)

　　3.1單片機(jī)對(duì)串口的編程

　　ATmega16集成有串口，使用前需要先對(duì)它進(jìn)行初始化。具體過(guò)程如下：①UCSRA=0，異步正常模式;②UBRR=1，設(shè)置波特率為500Kbps;③UCR= 0x98，使能接收中斷，允許發(fā)送;④SREG=0x80;//開(kāi)中斷。

　　初始化后，可以通過(guò)串口與CP2102進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。采用中斷方式接收，當(dāng)有串口數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)單片機(jī)產(chǎn)生中斷，單片機(jī)響應(yīng)中斷從接收緩沖器讀入數(shù)據(jù)。串口接收中斷程序如下：

　　#pragma interrupt_handler uart_rec:8

　　unsigned char i;

　　void uart_rec()

　　{i=UDR;}

　　串口發(fā)送程序如下：①UDR=1，發(fā)送數(shù)據(jù);②while(!(USR&0x40))，等待發(fā)送結(jié)束;③USR&=~0x40，清發(fā)送完標(biāo)志。

　　3.2單片機(jī)對(duì)nRf2401的編程

　　單片機(jī)對(duì)nRf2401的編程包括對(duì)nRf2401進(jìn)行配置、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)等程序。

　　當(dāng)PWR_UP=1、CE=0、CS=1時(shí)nRf2401進(jìn)入配置工作狀態(tài)。配置字最高可達(dá)18字節(jié)，作用是使nRf2401子系統(tǒng)能夠處理RF協(xié)議。配置字從最高位開(kāi)始，依次通過(guò)SPI接口(CS、CLK1和DATA)送給配置寄存器。本系統(tǒng)配置為ShockBurst方式，配置字分為如下四塊：有效數(shù)據(jù)寬度(DATA2_W和DATA1_W)、地址寬度(ADDR2和ADDR1)、接收頻道地址(ADDR_W)、CRC配置(CRC_L和CRC_EN)。其值從高到低分別為8EH, 08H, 1CH, 20H, 50H, 0AH, 0

　　BH, 0CH, 0DH, 0EH, 0AAH, 28H, 0AH, 0BH, 0CH, 0A3H, 6FH, 65H。配置后nRf2401的通道1數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度80bit(其中nRf2401的序列號(hào)8byte + 2byte溫度數(shù)據(jù))，地址段長(zhǎng)度40bit，通道1硬件地址0AAH, 28H, 0AH, 0BH, 0CH，啟用16位片上校驗(yàn)功能，單通道接收，突發(fā)傳遞模式，通信速率1Mbit/s，晶振頻率16MHz，工作頻段2.450GHz，開(kāi)始處于接收狀態(tài)。

　　當(dāng)PWR_UP=1、CE=1、CS=0時(shí)為收發(fā)方式。ShockBurst發(fā)送過(guò)程如下：①CE=1，nRf2401開(kāi)始工作;②將接收節(jié)點(diǎn)地址寫(xiě)入nRf2401;將需要發(fā)射的數(shù)據(jù)寫(xiě)入nRf2401;③CE=0，激活ShockBurst發(fā)送。

　　通過(guò)中斷方式接收數(shù)據(jù)。當(dāng)有數(shù)據(jù)需要接收時(shí)，nRf2401會(huì)將DR1置高產(chǎn)生中斷信號(hào)，接收完畢后DR1又會(huì)被置低。首先配置中斷0為上升沿觸發(fā)方式(ISC01=1， ISC00=1)，具體接收過(guò)程如下：①校驗(yàn)接收到的RF包的地址和欲接收的RF包中有效數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度;②CE=1，激活RX;③經(jīng)過(guò)200μs處理，nRf2401子系統(tǒng)監(jiān)視啟動(dòng)并等待信號(hào)的到來(lái);④當(dāng)收到一個(gè)有效的數(shù)據(jù)包(正確的地址和CRC)，nRf2401子系統(tǒng)移去前綴、地址和CRC位;⑤nRf2401子系統(tǒng)通過(guò)把DR1置高，產(chǎn)生中斷信號(hào);⑥CE=0，RF設(shè)為低功耗方式;⑦單片機(jī)取出有效數(shù)據(jù)，需要注意的是，每接收一個(gè)字節(jié)需要先寫(xiě)0xff 到nRF2401。

　　完整的射頻數(shù)據(jù)包由四部分組成：前綴、地址、有效數(shù)據(jù)和CRC。前綴一般是8位(也可以設(shè)置為4位，由地址的首位決定)。如果地址的首位是0，前綴為01010101;如果地址的首位是1，前綴為10101010。ShockBurst方式下，CP2102接收到有效的數(shù)據(jù)包后，自動(dòng)移去前綴、地址和CRC，只留有效數(shù)據(jù)。

　　4 計(jì)算機(jī)控制軟件的編程

　　當(dāng)把CP2102與計(jì)算機(jī)連接時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示發(fā)現(xiàn)新硬件，并要求安裝驅(qū)動(dòng)程序，執(zhí)行CP2102驅(qū)動(dòng)程序的安裝文件即可。驅(qū)動(dòng)程序安裝后，在設(shè)備管理器中會(huì)有CP2102虛擬的COM口(一般是COM3)。

　　VB開(kāi)發(fā)環(huán)境集成有串口控件MSComm，該控件是將RS-232的初級(jí)操作予以封裝，用高級(jí)的Basic語(yǔ)言即可實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收[2]。

　　首先向工具箱添加MSComm控件，并產(chǎn)生一個(gè)串口對(duì)象，取對(duì)象名為“MSc”。然后編程對(duì)MSc進(jìn)行初始化，步驟如下：①M(fèi)Sc.CommPort=3， 選擇安裝驅(qū)動(dòng)程序后計(jì)算機(jī)虛擬的COM3口;②MSc.Settings = "500000,n,8,1"，設(shè)置通信波特率是500kbps，無(wú)校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)，1位停止位;③MSc.InputMode=1，數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式存取;④MSc.RThreshold=1，每收到1個(gè)字符都觸發(fā)接收事件;⑤MSc.PortOpen=True，打開(kāi)串口。

　　發(fā)送數(shù)據(jù)只是向控件的Output屬性寫(xiě)數(shù)據(jù)即可，既MSc.Output=輸出的數(shù)據(jù)。

　　接收數(shù)據(jù)采取事件驅(qū)動(dòng)方式，程序代碼如下：

　　Public Sub msc_OnComm()

　　Select Case MSc1.CommEvent

　　Case comEvReceive

　　av = MSc.Input '接收數(shù)據(jù)

　　……'根據(jù)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理

　　End S

　　elect

　　End Sub

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)：系統(tǒng)使用CP2102芯片實(shí)現(xiàn)USB2.0接口，芯片廠商免費(fèi)提供驅(qū)動(dòng)程序，計(jì)算機(jī)端程序開(kāi)發(fā)方便。使用nRf2401實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)，有內(nèi)置地址設(shè)置、CRC糾檢錯(cuò)、工作于自由頻段優(yōu)點(diǎn)。文章給出詳細(xì)的硬件電路和軟件程序。