基于ARM和nRF24L01无线数据传输系统.docxVIP

基于ARM和nRF24L01的无线数据传输系统技 术分类： /TechClass/Embedded/Default.aspx嵌入式系统 /TechClass/Commu/Default.aspx通信 | 2009-02-02 李辉 宋诗 周建江　　1 引言　由于无线数据通信不用布线，快速布局，因此具有有线数据通信无法比拟的便捷性，在特殊场合具有不可替代性。然而，传统的由基本射频集成电路搭建 的无线数据通信系统存在电路复杂，成本高，传输速率低，可靠性差等缺点。为此，Nordic公司推出一款工业级内置硬件链路层协议的低成本单芯片nRF24L01型无线收发器件。该器件采用GFSK调制，128个 频点自动跳频，片内自动生成报头和/word/195516.aspxCRC校验码， 具有出错自动重发功能，这些特性使得由nRF24L0l构建的无线数据传输系统具有成本低，速率高，传 输可靠等优点。　2 nRF24L01简介　图l给出nRF24L0l的引脚排列。nRF24L01工作于2．4~2．5 GHz ISM频段，内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了Enhanced ShoekBurst技术。其中，输出功率、通信频道、自动重发次数等参数可通过编程设置。内置的SPI接口，其速率为0～8Mb／s，MCU通过SPI 接口控制nRF 24L0l。nRF24L01的特点如下：①功耗低。能够在以一6 dBm的功率发射时，工作电流只有9 mA；在以0 dBm的功率发射时，工作电流仅11．3 mA；而在接收时，工作电流仅12．3 mA，因此具有掉电和空闲多种低功率工作模式。②体积小，采用QFN20封装。③供电电压为1．9~3．6 V，可方便集成到各种电子器件。　3 LPC214x简介　/word/195517.aspxIPC214x系 列是Philips公司的基于ARM7内核的 高性能器件，与LPC213x系列器件相兼容，并增加了一些新功能，性能得到了大大的提升。LPC214x系列器件最大特色是内置2kB终端RAM的 USB 2．0全速控制器，1个(LPC2141／42)或2个(LPC2144/46/48)10位A/D转换器，多个串行接口，包括2个UART、2个高速I2C总线、SPI和 具有缓冲作用及可变数据长度的SSP。LPC214x系列器件采用单电源供电，具有上电复位(POR)和掉电检测(BOD)电路。相对于普通ARM7来 说，LPC214x还提升了I／O端口的速度，并且内置8—40 KB的静态RAM和32~512 KB的高速Flash存储器；工作频率高达60MHz；采用超小型LQFP64封装。　4 系统硬件设计　该系统采用模块化设计，主要由LPC2144、nRF24L01、射频功放和 天线模块组成。其中，射频功放采用台湾K一BEST公司的2.4 G双向功放模块。图2是系统总体设计图。上位机为PC机，LPC2144与nRF24L01连接，根据需要配置2．4 G功放和增益天线模块。如果配置0．5 W功放和高增益天线，则传输距离可达5~10 km。下位机为嵌入式平台，该嵌入式平台可以是单片机、ARM、DSP和FPGA，nRF24L0l可通过SPI接口直接与嵌入式平台连 接。点击看原图　图3给出LPC2144与nRF24L0l的硬件接口设计。配置LPC2144的P0．2、P1．19作为GPIO端口分别与nRF24L0l 的CE和CSN连接；配置LPC2144的P0．4、P0．5、P0．6作为SPIO端口分别与nRF24L0l的SCK、MISO、MOSI连接：配置 LPC2144的P0．16作为EINT0端口与nRF24L0l的IRQ连接。点击看原图　5 系统软件设计　发送端LPC214x完成初始化后，把nRF24L01配置成PTX工作模式。若从上位机接收到数据，则启动nRF24L01发送数据。若发送 成功，则产生TX_DS中断；若重发超限，则产生MAX_RT中断；若发送成功，则继续发送，否则进行出错处理。接收端LPC214x完成初始化后，把 nRF24L0l配置成PRX工作模式。当正确接收数据时，nRF24L0l产生接收中断标志，LPC214x从nRF24L01读取数据并向下位机发 送。图4给出软件流程图。软件开发环境为ADSl．2。点击看原图　5．1 nRF24L01的初始化　nRF24L01通过SPI接口和外部控制器件如MCU、ARM、DSP进行数据交换，其SPI协议是MSB在前，LSB在后。如果要读写多个 字节，先读写低字节。如果外部控制器件没有SPI接口，可用普通I／O接口模拟。 这里选用带SPI接口且可方便地与nRF24L0l连接的LPC21440表l给出nRF24L0l的命令表。点击看原图　由表可见，通过SPI接口传入