UHF无线数传技术

《UHF无线数传技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《UHF无线数传技术（96页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、- 1 -,第5章,UHF无线数传技术,- 2 -,本章目标, 了解无线数传技术的应用场合 掌握无线数传芯片选型的主要因素 熟悉CC1101模块的实物结构 理解CC1101的寄存器地址空间 掌握CC1101的寄存器访问方法 掌握CC1101编程的一般方法,- 3 -,5.2 CC1101硬件基础,5.3 CC1101寄存器,5.4 CC1101应用编程基础,- 4 -,5.1 无线数传概述,无线数传技术是一种无线数据传输技术，用户可以通过无线数传部分或全部的替代有线传输，将原本有线的数据链路无线化，以达到减少布线，降低成本的目的，多用于环境恶劣人烟稀少或者不方便布线的场合。 典型的无线数传技术

2、利用无线信道实现远程数据传输，可兼具通话功能，有效覆盖半径因产品而异，可长达几十公里。无线数传技术一般用于条件比较恶劣的工业远程控制与测量场合，即通常所说的“三遥”（即遥控、遥测、遥感）系统，因此对技术指标及可靠性的要求很严格。 无线数传技术一般使用VHF和UHF频段，其中UHF频段抗干扰能力强，并支持各种点对点、点对多点的无线数据通信方式，具有收发一体、安全隔离、安装隔离、使用简单、性价比高、稳定可靠等优点。,- 5 -,5.1 无线数传概述,UHF频段无线数传技术主要使用各国免费使用的免申请ISM频段，其中包含国际通用的2.4GHz（2.400-2.4835GHz）频段。另外，还包含其他的

3、一些频段，各个国家均有不同。,早期无线遥控产品的主要频段，无线电磁环境相当复杂，进行无线数据传输不是很可靠，主要用于传输简单数据的无线遥控,无线数传产品的主要UHF频段,- 6 -,5.1 无线数传概述,在实际的应用开发中，设计开发者可根据产品开发周期和开发能力选择购买相应的数传芯片或模块。无线数传芯片/模块的主要性能指标包括发射功率、接收灵敏度、传输速率、传输距离和功耗，其选型在在设计中是至关重要的。 无线数传芯片的种类比较多，正确的选择可以减小开发难度，缩短开发周期，降低成本，更快地将产品推向市场。,- 7 -,5.1 无线数传概述,选择无线数传芯片时主要考虑下述几个因素：,功耗：大多数无

4、线收发芯片是应用在便携式产品上的，因此功耗非常 关键，应该根据需要选择综合功耗较小的产品。 发射功率：同等条件下，为保证有效和可靠的通信，应选用发射功率 较高的产品。 接收灵敏度：接收灵敏度反映了芯片接收微弱信号的能力，在同等条 件下，应选择接收灵敏度高的芯片。 开发成本：选用成本较低的无线收发芯片，避免使用所需外围元件多、 外围元件昂贵的收发芯片，采用收发合一的天线，以降低系统开发成 本。 芯片体积：较少的管脚以及较小的封装，有利于减少PCB面积降低成 本，适合便携式产品的设计，也有利于开发和生产。,- 8 -,5.1 无线数传概述,在433MHz数传芯片中，CC1101是目前市场上比较主流

5、的一款芯片。CC1101具有较高的传输速率，较低的电流消耗和较高的灵敏度，而且成本低、复杂度小，特别适合初学者学习使用。 在实际的应用开发中，设计者可根据产品开发周期和开发能力选择使用CC1101芯片或者模块，采用单片机控制，实现其应用开发。,- 9 -,5.2.1 CC1101芯片,CC1101是一款单芯片、低成本的UHF频段无线收发器，专为低功耗无 线应用而设计。 CC1101主要设定在315、433、868和915MHz的ISM频段，可以很 容易的编程，使之工作在其他频率，如300-348MHz，387-464MHz 和779-928MHz频段。 芯片具有数据包处理、数据缓冲、突发数据传

6、输、接收信号强度指示 (RSSI)、空闲信道评估(CCA)、链路质量指示以及无线唤醒(WOR)等 功能，内部的参数寄存器和数据传输FIFO可通过SPI接口控制，所需 的周边器件很少，使用简单。,- 10 -,5.2.1 CC1101芯片,CC1100：300-348MHz、400-464MHz和800-928MHz CC1100E：470-510MHz和950-960MHz CC1101：300-348MHz，387-464MHz和779-928MHz 注意：上述三款型号的RF收发器在代码、封装与外引脚方面均兼容。,- 11 -,5.2.1 CC1101芯片,- 12 -,5.2.1 CC11

7、01芯片,- 13 -,5.2.1 CC1101芯片,- 14 -,5.2.2 CC1101模块,软件实现,硬件实现,在CC1101芯片的基础上，只需添加少量的高精度外围元件即可构成、 CC1101模块，不同厂家生产的CC1101模块性能大同小异。 厂家提供的CC1101模块一般由PCB主板、SMA接头以及外接天线组、 成。 SMA连接器用于与50负载匹配，可使连接评估板和原型产品至不同、 测试设备（如频谱分析器）变得简单。 天线可以根据需要选择标准配置的短柱状天线、弯头天线（方向360 度可调）或镀银金属天线（成本低，适合大批量应用）。 本教材配套的实验开发套件中的天线为短柱状天线。,- 1

8、5 -,5.2.2 CC1101模块模块概述,工作于433MHz免费ISM频段，免许可证使用 工作电压：1.8-3.6V（推荐3.3V） 可编程控制的输出功率，对所有的支持频率可达+10dBm 工作速率最低为1.2kbps，最高为500kbps，支持2-FSK、GFSK和MSK调 制方式 高灵敏度（1.2kbps下-110dBm，1数据包误码率） 功耗低（RX中，15.6mA，2.4kbps，433MHz） 开阔地实际传输距离一般为250-300米（视具体环境和通信波特率等而定）,CC1101模块的主要性能及特点如下所述：,- 16 -,车辆监控、遥控、遥测、水文气象监控 无线标签、身份识别、

9、非接触RF智能卡 小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼 工业数据采集系统、无线232数据通信、无线485/422数据采集 无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集,5.2.2 CC1101模块模块概述,CC1101适用于多种无线通讯应用，如超低功耗无线收发器、家庭和楼宇自动化、高级抄表架构、无线计量、无线报警和安全系统等。其中，几个典型的应用领域如下所述：,- 17 -,5.2.2 CC1101模块模块接口,标准的DIP间距接口,- 18 -,5.2.2 CC1101模块模块接口,- 19 -,5.2.2 CC1101模块模块接口,- 20 -,5.3 CC1101寄存器,

10、寄存器空间 寄存器访问函数,- 21 -,CC1101的SPI地址空间是0x000x3F，只需BIT0BIT5即可表示寄存器地址。 SPI的地址空间由配置寄存器（0x000x2E）、指令选通脉冲（又称命令滤波）寄存器（0x300x3D）、状态寄存器（0x300x3D）和多字节寄存器（0x3E和0x3F）组成。,5.3.1 寄存器空间,- 22 -,5.3.1 寄存器空间,- 23 -,5.3.1 寄存器空间,状态寄存器,指令选通脉冲,- 24 -,5.3.1 寄存器空间,- 25 -,5.3.1 寄存器空间,读写配置字构成： Bit7：读写控制位R/W，R/W=1为读寄存器，R/W=0为写寄存

11、器。 Bit6：突发存取位B，B=1为突发访问，B=0为单字节访问。 Bit0Bit5：寄存器地址。,连续访问,- 26 -,5.3.1 寄存器空间,配置寄存器：可读写（由R/W位控制），可单字节访问和突发访问 （由突发访问控制位B控制）。地址范围0x000x2E。 指令选通脉冲（命令滤波）寄存器：指令选通脉冲是CC1101的单 字节指令，可读写，对这些寄存器的访问操作将会使内部状态或模 式发生改变。只要写一下对应寄存器的地址，不用写数据，内部就 会自动执行相应的指令，比如重启芯片，设置为发送模式等。地址 范围0x300x3D。 状态寄存器：只读，连续访问，地址范围为0x300x3D。,- 2

12、7 -,5.3.1 寄存器空间,多字节寄存器：包含PATABLE寄存器和FIFO寄存器，可读写，可 单字节访问或者突发访问。,PATABLE内部是一个8字节表，用于定义PA控制设置。对PATABLE 的访问，可用于设置发射功率。 FIFO包含TX FIFO和RX FIFO两个单独的64字节寄存器，均可通过 单字节访问或者突发（连续）访问。当配置字的BIT7位为1（读寄存 器）时，访问的是RX FIFO；当配置字的BIT7位为0（写寄存器） 时，访问的是TX FIFO。BIT6是突发访问控制位，BIT6为1是突发访 问，BIT6为0是单字节访问。,- 28 -,5.3.1 寄存器空间,FIFO在

13、CC1101的SPI地址空间的地址是0x3F，可分为TX FIFO和RX FIFO两个单独的64字节寄存器。 下列报头字节将对FIFO进行存取： 0x3F：单字节访问TX FIFO 0xBF：单字节访问RX FIFO 0x7F：突发访问TX FIFO 0xFF：突发访问RX FIFO 当CC1101芯片进入休眠状态时，两个FIFO都被刷新为空。,- 29 -,5.3.2 寄存器访问函数配置寄存器,1. 单字节读,【示例 5-1】 单字节读 /* /函数输入：地址 /函数输出：该寄存器的配置字 /* unsigned char halSpiReadReg(unsigned char addr)

14、unsigned char temp, value; temp = addr|READ_SINGLE; /单字节读寄存器配置字 CSN = 0; while (MISO); SpiTxRxByte(temp); value = SpiTxRxByte(0); CSN = 1; return value; ,0x80,- 30 -,5.3.2 寄存器访问函数配置寄存器,其中，SpiTxRxByte（）为SPI单字节收发函数，其源代码如下：,1. 单字节读,【示例 5-2】 SPI单字节收发函数SpiTxRxByte（） unsigned char SpiTxRxByte(unsigned cha

15、r dat) unsigned char temp; SPDR = dat; /向SPDR寄存器写入数据，启动数据传送 while(!(SPSR /将接收缓存区中的数值作为返回值返回 ,- 31 -,5.3.2 寄存器访问函数配置寄存器,2. 连续读,【示例 5-3】 连续读 /* /函数输入：地址，读出数据后暂存的缓冲区，读出配置个数 /功能描述：SPI连续写配置寄存器 /* void halSpiReadBurstReg(unsigned char addr, unsigned char *buffer, unsigned char count) unsigned char i,temp; temp = addr | READ_BURST;/写入要读的配置寄存器地址和连续读命令 CSN = 0; while(MISO); SpiTxRxByte(temp); /写入相应的配置字 for(i = 0; i count; i+) bufferi = SpiTxRxByte(0); /将读出的数据放入缓存区 CSN = 1; ,