無線數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)后端RFW－D100進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)原理與應(yīng)用詳解

短程RF通信是一種比較熱門的通信技術(shù)，支持該通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)很多，如IEEE802.11a、Hiperlan2、IEEE802.15.1（藍(lán)牙）、HomeRF和IEEE802.11b（Wi－Fi）等，但總的來說，支持這些標(biāo)準(zhǔn)的器件不適合低端產(chǎn)品，功耗大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格高，以色列RF Waves公司面向低端市場，推出的RFW102芯片組和RFW302芯片組，符合FCC（美國聯(lián)邦通信委員會）和ETSI（歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會）的技術(shù)規(guī)范，用于短程RF通信，取得了很好的效果，RF Waves公司還為這兩種芯片組提供了RFW－D100數(shù)字后端，筆者在以W78LE516單片機(jī)、RFW102芯片組和RFW－D100數(shù)字后端為核心開發(fā)產(chǎn)品時，深感RFW－D100所起的巨大作用：降低了單片機(jī)程序的復(fù)雜性，節(jié)省了CPU能量和資源。

1 RFW－D100簡介

RFW－D100是為RFW102/RFW302芯片組提供的一個數(shù)字后端，它為MCU提供了一個并行接口，使之連到RFW102。在RF應(yīng)用中，MCU負(fù)責(zé)MAC層的協(xié)議。RFW－D100減少M(fèi)CU處理MAC層協(xié)議的實(shí)時要求，使MCU通過一個并行口連接到RFW102，類似于存儲器尋址，它將快速的串行輸入轉(zhuǎn)換成8位的字節(jié)，使8位的MCU更容易處理。此外，RFW－D100僅使用一個低速率的振蕩器，通過1個16字節(jié)的FIFO來緩沖輸入/輸出，使MCU與RFW－D100之間的尋址率更高，MCU不是每次中斷讀寫1個字節(jié)，而是每16個字節(jié)，相比于每字節(jié)的輸入都引起一個中斷，這樣就明顯減少了MCU在讀輸入字節(jié)時的開銷。當(dāng)使用FIFO時，MCU為所有FIFO的字節(jié)所付出的開銷與沒有用FIFO時僅為1個字節(jié)付出的開銷是一樣的。

2 RFW－D100的結(jié)構(gòu)、工作原理及功能

RFW－D100的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

振蕩器模組是RFW－D100的時鐘源，可以不用，直接用一個外部振蕩器去驅(qū)動RFW－D100，RFW－D100有三種模式：掉電模式、空閑模式和工作模式。前兩種模式可使芯片處于低功耗狀態(tài)，節(jié)省系統(tǒng)能量。由于在進(jìn)入前兩種模式前，保存了所有寄存器中的值，所以系統(tǒng)喚醒時間短。RFW－D100有一個預(yù)相關(guān)器，在數(shù)據(jù)進(jìn)行收/發(fā)時，RFW－D100首先檢測/發(fā)送一個預(yù)同步頭，目的是啟動接收端的RFW102，以使接收端同步，RFW－D100為維持系統(tǒng)的靈敏性，在進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)時，當(dāng)連“0”符號太多時，在傳送端會在數(shù)據(jù)流中自動加一個“1”符號；而在接收端，RFW－D100會將這個“1”符號自動拿走。RFW－D100能夠根據(jù)設(shè)置，自動在要發(fā)送的每一信息包中加上附加的CRC信息，在接收端也會自動計算CRC信息，進(jìn)行CRC校驗(yàn)，降低MCU的負(fù)擔(dān)，提高數(shù)據(jù)的可靠性，當(dāng)有信息包要收發(fā)時，WDT通信看門狗可以在任何時候，將MCU從省電模式下喚醒。RFW－D100設(shè)置了16字節(jié)的接收/發(fā)送緩沖區(qū)，理論上能使MCU每128μs讀/寫數(shù)據(jù)，而不是串行情況下的1μs或在有串并轉(zhuǎn)換的情況下的8μs；RFW－D100的運(yùn)作以處理各種中斷事件為核心，開發(fā)人員可以根據(jù)情況靈活地啟動/關(guān)閉中斷，以適應(yīng)各種環(huán)境。RFW－D100提供了網(wǎng)絡(luò)ID濾波器和節(jié)點(diǎn)ID濾波器，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址和節(jié)點(diǎn)地址過濾輸入信息，從而區(qū)別不同網(wǎng)絡(luò)和不同節(jié)點(diǎn)間的信息。RFW－D100中使用兩種技術(shù)以取得較強(qiáng)的載波偵聽能力：（1）內(nèi)部比較器RSSI（無線信號強(qiáng)度指示）使RFW－D100可以鑒別任何強(qiáng)度的，也可能阻塞其自身的傳送；（2）射頻波網(wǎng)絡(luò)偵聽算法，使RFW－D100避免與其本身網(wǎng)絡(luò)或同一區(qū)域不同網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的射頻波的沖突，RFW－D100的引腳功能如表1所列。

3 應(yīng)用

用RFW102芯片組和RFW－D100開發(fā)一套點(diǎn)對多點(diǎn)的無線收發(fā)系統(tǒng)，上位機(jī)采用W78LE516，通過USB總線與PC相連，通過RFW－D100與RFW102芯片組連接進(jìn)行無線數(shù)據(jù)收發(fā)，下位機(jī)采用MSP430F133，通過RFW－D100與RFW102芯片組連接進(jìn)行無線數(shù)據(jù)收發(fā)。開發(fā)過程發(fā)現(xiàn)，目前與SFW－D100，RFW102芯片組相關(guān)的文獻(xiàn)中所提供的電路，基本上都是參照產(chǎn)品的數(shù)據(jù)手冊，參考價值有限。這里，提供了一種上位機(jī)無線收發(fā)部分的硬件電路，如圖2所示。

在具體的開發(fā)中，讀者可根據(jù)自己的MCU型號，參考圖2，配置RFW－D100的外圍電阻電容，即可形成自己可運(yùn)行的電路，其中RFW－D100的26、29、30號引腳直接與RFW102芯片組相應(yīng)引腳相連。

在MCU的軟件編程中，開發(fā)人員實(shí)際要做的是對RFW－D100的各種寄存器進(jìn)行正確的尋址、寫入控制字、讀/寫數(shù)據(jù)等，參考文獻(xiàn)［1］中有較詳細(xì)的描述，寄存器分配情況如表2所列。

這里，僅提出一點(diǎn)需要注意的地方，程序每次數(shù)據(jù)收發(fā)，都要對相關(guān)的控制寄存器進(jìn)行重新寫入，否則數(shù)據(jù)不能正常收發(fā)。如下面的程序段，是在發(fā)送數(shù)據(jù)的前對各控制寄存器寫入的控制字，控制字的具體含義見參考文獻(xiàn)［2］，其中WRITE（…，…）自定義的宏，CS_PIN即為圖2中MCU的P1.4腳。

4 結(jié)論

使用無線數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)后端RFW－D100進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，有以下優(yōu)點(diǎn)：更短的開發(fā)時間，更短的上市時間，為其他方面的應(yīng)用節(jié)省CPU能量和資源，是一個簡單的、標(biāo)準(zhǔn)的，完整的解決方案，開發(fā)人員僅需要做外圍元器件的調(diào)整工作。