基于ARM和nRF905的无线数据收发系统

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所设计的无线数据收发系统是无线随动控制系统的重要组成部分，主要由nRF905无线收发模块和LPC2148 ARM开发板组成，用来实现手动系统与随动系统之间的无线数据传输，有效地解决了在恶劣环境下布线困难的问题。

1 nRF905无线收发模块
    nRF905是一个工作在433／868／915 MHz的ISM频段，完全集成的单片无线收发器芯片。nRF905芯片内部包含有一个完全集成的调制器、带解码器的接收器、功率放大器、晶体振荡器等电路。其采用DSS+PLL频率合成技术和GMSK调制，频率稳定性非常好，抗干扰能力强；可以很容易通过SPI接口编程配置其工作模式；最多信道数可达170个，能够满足需要多信道工作的特殊场合；最远传输距离可达1 000 m；最高数据速率为50 Kb／s；工作电压为1．9～3．6 V；在发射功率为-lO dbm时，电流消耗为11 mA；在接收状态时，电流消耗为12．5 mA，具有低功耗模式；采用32引脚端的QFN 5 mm×5 mm封装。
    nRF905通过对TRX_CE，TX_EN，PWM_UP的设置来实现不同的工作模式，工作模式如表1所示，模式设置如表2所示。




    nRF905的工作模式通过SPI接口对芯片内部的寄存器进行配置实现。所有配置字都是通过SPI接口送给nRF905。SIP接口的工作方式可通过SPI指令进行设置。当nRF905处于空闲模式或关机模式时，SPI接口可以保持在工作状态。
    SPI接口由状态寄存器、射频配置寄存器、发送地址寄存器、发送数据寄存器和接收数据寄存器5个寄存器组成。状态寄存器包含数据准备好引脚状态信息和地址匹配引脚状态信息；射频配置寄存器包含收发器配置信息，如频率和输出功能等；发送地址寄存器包含接收机的地址和数据的字节数；发送数据寄存器包含待发送的数据包的信息，如字节数等；接收数据寄存器包含要接收的数据的字节数等信息。
    nRF905的应用电路如图1所示，nRF905外围元件均采用贴片封装形式。
                          
                       
                          
                               





2 LPC2148开发板与无线收发器电路模块的连接
    nRF905无线收发器电路模块与LPC2148开发板的连接如图2所示。两者之间的通信是通过SPI接口进行的，LPC2148有2个专用SPI总线接口，用户也可使用模拟SPI对nRF905进行操作，此处采用LPC2148的SPI0。搭建两个这样的模块即可以组成一个无线数据收发系统，示意图如图3所示。





3 无线收发系统程序设计
    无线收发系统主程序包含有发射和接收两部分，用来完成数据的收发。
3．1 发射部分
    使用定时器0定时1 s，每隔1 s蜂鸣器开启且发送一次数据，发送完一次数据后蜂鸣器停止呜叫。发射部分流程图如图4所示。
                          
                       
                          
                               




    启动ADS 1．2，使用ARM Executable Image forLPC2148工程模板创建一个工程。使用过程中，要将nRF905．c和nRF905．h包含入工程。nRF905．c中包含了nRF905的管脚初始化和配置函数，nRF905．h中包含nRF905的管脚定义、地址定义等。
3．2 接收部分
    接收部分的程序流程图如图5所示。




    系统收发程序清单读者如有需要可以向作者索取。

4 结语
    采用LPC2148和nRF905构成的无线数据收发系统工作在433 MHz的ISM频段，最远传输距离可达1 000 m，数据速率为50 Kb／s。工作电压为3．3 V，在发射功率为-10 dbm时，电流消耗为11 mA。由于系统采用DSS+PLL频率合成技术和GMSK调制，频率稳定性非常好，抗干扰能力强；可以很容易通过SPI接口编程配置其工作模式。信道数最多可达170个，能够满足需要多信道工作的特殊场合使用。系统具有低功耗模式，低功耗模式电流消耗仅为42μA。
    利用LPC2148具有45个可承受5 V电压的I／O接口，全速USb 2．O，UART，SPI和SSP串行外设接口，I2C总线接口，2个8通道10位的A／D和1个10位的D／A转换器，以及6路输出的PWM接口，可以方便地构成一个无线数据采集与控制系统。
    实验证明该系统在无线随动控制系统中使用效果良好。