高频电子技术 无线数据传输 智能无线收发芯片nRF9E5 无线收发模块PTR2000 PTR8000.ppt

1、高频电子技术高频电子技术第第6章章高频电子技术在数据传输中的应用 第第6 6章教学要点章教学要点1 1、无线数据传输系统的组成框图及各组成、无线数据传输系统的组成框图及各组成部分的作用部分的作用 2 2、无线数据传输系统的分类、无线数据传输系统的分类 3 3、普通无线收发芯片组成的数据传输系统、普通无线收发芯片组成的数据传输系统、智能型收发芯片组成的数据传输系统及无线智能型收发芯片组成的数据传输系统及无线收发模块组成的数据传输系统的结构框图收发模块组成的数据传输系统的结构框图 4 4、读懂上述数据传输系统硬件连接关系和、读懂上述数据传输系统硬件连接关系和工作原理工作原理 6.1 6.1 无线数

2、据传输概述无线数据传输概述 6.1.1 6.1.1 远程和近程无线数据传输远程和近程无线数据传输 近程和远程无线实据传输的划分：近程和远程无线实据传输的划分：根据传输距离的不同，无线数据传输可以分为两大类，根据传输距离的不同，无线数据传输可以分为两大类，一类是接收和发射方距离较远时的数据传输，称为远程数一类是接收和发射方距离较远时的数据传输，称为远程数据传输。据传输。例如地面与空间、一个城市到另一个城市、一家工厂到例如地面与空间、一个城市到另一个城市、一家工厂到另一家工厂以及一幢大楼到另一幢大楼之间的数据传输都另一家工厂以及一幢大楼到另一幢大楼之间的数据传输都属于远程数据传输。属于远程数据传输

3、。接收与发射方距离较近时的无线数据传输则属近程数据接收与发射方距离较近时的无线数据传输则属近程数据传输。传输。例如一个住宅小区内安防数据的传输、大楼内消防系统例如一个住宅小区内安防数据的传输、大楼内消防系统传感器与监控中心之间的无线数据传输、大楼门禁系统出传感器与监控中心之间的无线数据传输、大楼门禁系统出入口身份识别装置与监控中心之间、射频卡与读卡机之间入口身份识别装置与监控中心之间、射频卡与读卡机之间的数据传输等等都属于近程数据传输。的数据传输等等都属于近程数据传输。6.1.1 6.1.1 远程和近程无线数据传输远程和近程无线数据传输 无论对于近程传输还是远程传输，都需要由无线收发芯片无论对

4、于近程传输还是远程传输，都需要由无线收发芯片或模块组成无线数据传输的系统或子系统。或模块组成无线数据传输的系统或子系统。以无线抄表以无线抄表系统为例，可系统为例，可以采取多种方以采取多种方案。一种方案案。一种方案是给每只电度是给每只电度表安装一块表安装一块GPRSGPRS模块，由模块，由该模块将用电该模块将用电量的相关数据量的相关数据直接发送到用直接发送到用电管理中心，电管理中心，如图所示。如图所示。远程传输方案远程传输方案6.1.1 6.1.1 远程和近程无线数据传输远程和近程无线数据传输 每个小区建立一每个小区建立一个中继站，安装一个中继站，安装一块块GPRSGPRS模块向管理模块向管理中

5、心发送整个小区中心发送整个小区的用电数据，每个的用电数据，每个小区内每只电度表小区内每只电度表的用电量数据则通的用电量数据则通过无线收发芯片或过无线收发芯片或模块发送给中继站，模块发送给中继站，如图所示。如图所示。近远程结合方案近远程结合方案 无论对于近程传输无论对于近程传输还是远程传输，都需还是远程传输，都需要由无线收发芯片或要由无线收发芯片或模块组成无线数据传模块组成无线数据传输的系统或子系统。输的系统或子系统。6.1.2 6.1.2 近程无线数据传输系统的组成和分类近程无线数据传输系统的组成和分类 无线数据传输系统的硬件一般包含以下几个组成部分。无线数据传输系统的硬件一般包含以下几个组成

6、部分。1 1、数传系统的组成、数传系统的组成 无论远程或近程的无线数据传输系统，一般都嵌入单片机，无论远程或近程的无线数据传输系统，一般都嵌入单片机，这是因为系统许多功能需要单片机才能实现。因此，一个数传这是因为系统许多功能需要单片机才能实现。因此，一个数传系统的组成就包括硬件和软件两个方面。系统的组成就包括硬件和软件两个方面。（1 1）数据源）数据源即产生待传输数据的信号源，例如无线抄表系统中的电度表。即产生待传输数据的信号源，例如无线抄表系统中的电度表。（2 2）A/DA/D转换电路转换电路我我们们前前面面学学习习过过的的无无线线收收发发芯芯片片，除除了了收收音音机机芯芯片片之之外外，绝绝

7、大大部部分分芯芯片片所所能能接接收收的的都都是是数数字字信信号号，所所进进行行的的调调制制方方式式都都属属数数字字信信号号调调制制，如如FSKFSK、ASKASK、OOKOOK调调制制等等。因因此此，无无线线数数传传系系统统发发送送电电路路中中还还需需要要包包含含将将模模拟拟量量转转换换为为数数字字量量的的A/DA/D转转换换电路。电路。6.1.2 6.1.2 近程无线数据传输系统的组成和分类近程无线数据传输系统的组成和分类 1 1、数传系统的组成、数传系统的组成-硬件部分硬件部分 （3 3）单片机）单片机 无线收发系统需要用单片机管理数据的传输，因此传输系统都无线收发系统需要用单片机管理数据

8、的传输，因此传输系统都包含某种型号的单片机。常用的单片有包含某种型号的单片机。常用的单片有5151系列单片机系列单片机AT89C51AT89C51、AT89C52AT89C52、AT89LV52AT89LV52、AT89C2051AT89C2051以及以及PICPIC系列系列PIC18F252PIC18F252等。等。（4 4）无线收发芯片或模块）无线收发芯片或模块一一般般情情况况下下，无无论论数数据据接接收收方方还还是是数数据据发发送送方方，所所使使用用的的都都必必须须是是无无线线收收发发两两用用的的收收发发芯芯片片，因因为为发发送送方方除除了了发发送送数数据据之之外外还还需需要要接接收收来

9、来自自管管理理中中心心（即即接接收收方方）的的控控制制指指令令，因因此此还还必必须须具具有有接接收收能能力力。同同样样的的道道理理，接接收收方方除除了了能能接接收收来来自自数数据据源源的的数数据据之之外外，还还需需要要向向接接收收方方发发出出各各种种指指令令，包包括括数数据据传传输输过过程程中中出出现现误误码码时时需需要要向向发发送送方方发发出出重重发发的的指指令令，因因此此也也必必需需使使用收发两用的芯片。用收发两用的芯片。6.1.2 6.1.2 近程无线数据传输系统的组成和分类近程无线数据传输系统的组成和分类 1 1、数传系统的组成、数传系统的组成-硬件部分硬件部分 （5 5）存储器）存储

10、器 发送方数据源所产生的数据常需要暂时存储起来，因此数据传发送方数据源所产生的数据常需要暂时存储起来，因此数据传输系统常常需要安装输系统常常需要安装E E2 2PROMPROM存储器。接收方接收到数据以后，一存储器。接收方接收到数据以后，一般都将其存入般都将其存入PCPC机外存储器（硬盘），因此不必再加入机外存储器（硬盘），因此不必再加入E E2 2PROMPROM芯芯片。片。（6 6）接口电路）接口电路接接收收方方常常常常也也通通过过单单片片机机实实现现数数据据传传输输的的控控制制和和管管理理，最最后后将将接接收收到到的的数数据据送送入入管管理理中中心心的的PCPC机机。为为此此，就就需需要

11、要有有一一个个接接口口电路进行对接和通信，常用的接口电路是电路进行对接和通信，常用的接口电路是MAX232MAX232。（7 7）PCPC机。机。接收方还需要承担数据存储、处理和数据传输管理等任务，接收方还需要承担数据存储、处理和数据传输管理等任务，在数据总量较大的情况下，单片机已不能适应数据存储、处理在数据总量较大的情况下，单片机已不能适应数据存储、处理和传输管理的需要。因此，许多无线数据传输系统的接收方都和传输管理的需要。因此，许多无线数据传输系统的接收方都包含包含PCPC机。机。6.1.2 6.1.2 近程无线数据传输系统的组成和分类近程无线数据传输系统的组成和分类 1 1、数传系统的组

12、成、数传系统的组成 无线数据传输系统的软件包括单片机之间、单片机与无线数据传输系统的软件包括单片机之间、单片机与PCPC机之间机之间通信的协议，单片运行的程序，通信的协议，单片运行的程序，PCPC机与单片机之间通信的程序等。机与单片机之间通信的程序等。根根据据上上述述分分析析，可可以以画画出出完完整整的的无无线线数数据据传传输输系系统统组组成成框框图图如如图所示。图所示。6.1.2 6.1.2 近程无线数据传输系统的组成和分类近程无线数据传输系统的组成和分类 2 2、无线数据传输系统的分类、无线数据传输系统的分类 因此，按照结构上的不同，无线收发系统可以分为三类：因此，按照结构上的不同，无线收

13、发系统可以分为三类：（1 1）由普通无线收发芯片组成的数据传输系统。）由普通无线收发芯片组成的数据传输系统。（2 2）由智能型收发芯片组成的数据传输系统。）由智能型收发芯片组成的数据传输系统。（3 3）由无线数传模块组成的数据传输系统。）由无线数传模块组成的数据传输系统。本章将分别讨论如何识读上述三类数据传输系统。本章将分别讨论如何识读上述三类数据传输系统。无线收发系统既可以由分立元器件组成，也可以由无线收发无线收发系统既可以由分立元器件组成，也可以由无线收发芯片或无线收发模块组成，无线收发芯片按照其内部是否嵌入芯片或无线收发模块组成，无线收发芯片按照其内部是否嵌入微处理器又可分为普通无线收发

14、芯片和智能型收发芯片。原则微处理器又可分为普通无线收发芯片和智能型收发芯片。原则上，上述各种结构的无线收发系统都可以用来组成无线数据传上，上述各种结构的无线收发系统都可以用来组成无线数据传输系统。输系统。实际上，由于分立元器件组成无线收发系统时，高频电路的实际上，由于分立元器件组成无线收发系统时，高频电路的工艺比较复杂，小批量生产时成本也较高，已很少使用，实用工艺比较复杂，小批量生产时成本也较高，已很少使用，实用的无线数据传输系统几乎都不用分立元器件来组成。的无线数据传输系统几乎都不用分立元器件来组成。6.1.3 6.1.3 单片机串行口通信方式简介单片机串行口通信方式简介 1 1、单片机的串

15、行通信、单片机的串行通信 单单片片机机有有并并行行通通信信和和串串行行通通信信两两种种方方式式，数数据据一一位位一一位位串串行行地地顺顺序序传传送送的的称称为为串串行行通通信信，在在无无线线数数据据传传输输系系统统中中，单单片片机机一一般般都都通过串行方式进行通信。通过串行方式进行通信。6.1.3 6.1.3 单片机串行口通信方式简介单片机串行口通信方式简介 2 2、串行口工作方式的选择、串行口工作方式的选择方方式式0 0：移移位位寄寄存存器器工工作作方方式式，工工作作时时RXDRXD线线用用于于串串行行地地输输入入或或输出数据，输出数据，TXDTXD线输出移位脉冲，波特率固定为线输出移位脉冲

16、，波特率固定为f/12f/12。方方式式1 1：8 8位位异异步步通通信信，一一帧帧1010位位，1 1位位起起始始位位，8 8位位数数据据位位，1 1位停止位，波特率可变，由软件设定。位停止位，波特率可变，由软件设定。方方式式2 2：9 9位位异异步步通通信信，一一帧帧为为1111位位，1 1位位起起始始位位，8 8位位数数据据位位，第第1010位位是是可可编编程程位位，第第1111位位是是停停止止位位。波波特特率率固固定定f/32f/32或或f/64f/64。方式方式3 3：和方式：和方式2 2一样是一样是9 9位异步通信，差别是波特率可变，位异步通信，差别是波特率可变，由软件设定。由软件

17、设定。6.1.3 6.1.3 单片机串行口通信方式简介单片机串行口通信方式简介 2 2、串行口工作方式的选择、串行口工作方式的选择无无线线数数据据传传输输系系统统中中，常常选选用用方方式式1 1、2 2或或3 3。单单片片机机究究竟竟工工作作于于哪哪种种串串行行通通信信方方式式，决决定定于于串串行行口口控控制制寄寄存存器器SCONSCON中中第第8 8位位（SMSM0 0）和和第第7 7位位(SMSM1 1)的的取取值值，该该取取值值由由软软件件设设定定，串串行行口口工工作作方式选择位方式选择位SMSM0 0、SMSM1 1和通信方式对应关系如表和通信方式对应关系如表6 6所示。所示。6.1.

18、4 6.1.4 单片机与单片机与PCPC机的接口机的接口 1 1、PCPC机的机的9 9芯串行接口芯串行接口 PCPC机机都都安安装装有有9 9芯芯串串行行接接口口，与与单单片片机机通通信信时时使使用用的的就就是是这这个个接接口口。9 9芯芯接接口口引引脚脚位位置置如如图图6.66.6所所示示，各各引引脚脚的的定定义义如如表表所所示示。与与单单片片机机通通信信时时，只只使使用用其其中中的的3 3个个引引脚脚，2 2脚脚RXDRXD接接收收数数据据，3 3脚脚TXDTXD发送数据，发送数据，5 5脚脚GNDGND信号地。信号地。6.1.4 6.1.4 单片机与单片机与PCPC机的接口机的接口 2

19、 2、TTLTTL、CMOSCMOS和和EIAEIA电平电平 单单片片机机输输入入/输输出出信信号号使使用用的的是是TTLTTL电电平平，信信号号电电压压在在2 2V V和和5 5V V之之间间时时代代表表“1”“1”，低低于于0.80.8V V时时代代表表数数字字“0”“0”。PCPC机机串串行行口口使使用用的的是是EIAEIA电电平平，规规定定信信号号电电压压在在3 3V V15V15V时时，代代表表数数字字“1”“1”，信信号号电电压压在在3 3V V15V15V之之间间时时代代表表“0”“0”，3 3V V3V3V之间的电压将被认为是无效的电压。之间的电压将被认为是无效的电压。如果将如

20、果将TTLTTL电平的信号直接加到计算机电平的信号直接加到计算机的串行口的串行口2 2、3 3脚，设输入电压为脚，设输入电压为2.82.8V V，按按照照TTLTTL电平标准，这个电压代表的是数字电平标准，这个电压代表的是数字“1”“1”，但计算机认为是无效（干扰）信，但计算机认为是无效（干扰）信号因而无法识别。反过来将号因而无法识别。反过来将9 9芯串行接口芯串行接口3 3脚的信号电压直接加到单片机，这个电压脚的信号电压直接加到单片机，这个电压可在可在1515V V+15V+15V之间变化，不仅单片机之间变化，不仅单片机不认识，这个过高的电压还可能会造成单不认识，这个过高的电压还可能会造成单

21、片机电路的永久性损坏。片机电路的永久性损坏。6.1.4 6.1.4 单片机与单片机与PCPC机的接口机的接口 2 2、TTLTTL、CMOSCMOS和和EIAEIA电平电平 为为解解决决上上述述问问题题，需需要要在在单单片片机机和和PCPC机机之之间间加加入入电电平平转转换换电电路路，它它将将来来自自单单片片机机的的TTLTTL信信号号转转换换为为EIAEIA电电平平后后传传输输给给PCPC机机，将将来来自自PCPC机的机的EIAEIA信号转换为信号转换为TTLTTL电平后再送给单片机，如图所示。电平后再送给单片机，如图所示。6.1.4 6.1.4 单片机与单片机与PCPC机的接口机的接口 3

22、 3、电平转换芯片、电平转换芯片MAX232MAX232简介简介 MAX232MAX232是是常常用用的的专专为为PCPC机机RS-232RS-232标标准准串串行行口口设设计计的的接接口口电电路路，用用以以实实现现TTLTTL电电平平和和EIAEIA电电平平之之间间的的相相互互转转换换，1616脚脚DIPDIP封封装装，各各引引脚脚功功能能图图所所示示。按按照照功功能能的的不不同同，可可以以将将其其引引脚脚可可分分为为三三部分：部分：1 1、芯片电源引脚。、芯片电源引脚。2 2、电荷泵电路引脚，、电荷泵电路引脚，这部分引脚用来外接这部分引脚用来外接电解电容，与芯片内电解电容，与芯片内电路配合

23、形成电荷泵电路配合形成电荷泵电路。电路。3 3、电平转换电路引、电平转换电路引脚，分为独立的两组脚，分为独立的两组 6.1.4 6.1.4 单片机与单片机与PCPC机的接口机的接口 4 4、单片机与、单片机与PCPC机串行口之间的连接机串行口之间的连接 用用电电平平转转换换芯芯片片MAX232MAX232实实现现单单片片机机与与PCPC机机通通信信时时，信信号号线线的的连连接接关关系系如如图图所所示示。为为了了突突出出信信号号传传输输方方向向及及信信号号线线的的连连接接关关系系，略略去去了了电电源源及及外外接接电电容容等等元元件件的的连连接接。图图中中使使用用了了两两组组电电平平转转换电路中的

24、一组。换电路中的一组。6.2 6.2 普通无线收发芯片组成的普通无线收发芯片组成的数据传输系统识读数据传输系统识读 6.2.16.2.1系统硬件系统硬件 1 1、发送电路、发送电路 以以nRF401nRF401组成的温度测量数据传输系统为例。组成的温度测量数据传输系统为例。由温度传感器、由温度传感器、A/DA/D转换集成电路转换集成电路TC14433TC14433、单片机单片机AT89C2051AT89C2051和无线收发芯片和无线收发芯片nRF401nRF401组成组成。6.2.16.2.1系统硬件系统硬件 2 2、接收电路、接收电路 由无线收发芯片由无线收发芯片nRF401nRF401、单

25、片机单片机AT89C2051AT89C2051、电平转换电路电平转换电路MAX232MAX232和和PCPC机组成。机组成。6.2.16.2.1系统硬件系统硬件 3 3、A/DA/D转换电路转换电路TC14433TC14433外接元器件外接元器件 为突出信号传输的通路，前面图中省略了为突出信号传输的通路，前面图中省略了集成电路正常工作时需要外接的元器件，为完整起见，还需要集成电路正常工作时需要外接的元器件，为完整起见，还需要介绍各电路的主要功能及外接元件在电路中所起的作用。介绍各电路的主要功能及外接元件在电路中所起的作用。首先介绍首先介绍A/DA/D转换电路转换电路TC1443TC1443。T

26、C14433 TC14433外接元件如图外接元件如图所示。基准电压等于所示。基准电压等于2 2V V时，模拟输入电压范围时，模拟输入电压范围为为0 0199.9199.9mVmV，基准电基准电压等于压等于2 2V V时，模拟输入时，模拟输入电压范围为电压范围为0 01.9991.999V V。图中选择基准电压图中选择基准电压2 2V V，由由5 5V V的稳定电压经的稳定电压经1 1kk电位器分压产生。电位器分压产生。6.2.16.2.1系统硬件系统硬件 4 4、单片机、单片机AT89C2051AT89C2051外接元件外接元件 发射电路中发射电路中AT89C2051AT89C2051外接元件

27、如图。外接元件如图。P1 P1口用来接收口用来接收温度数字信号，温度数字信号，P3.2P3.2（中断中断0 0）用）用来接收来接收A/DA/D转换结转换结束信号，以便及束信号，以便及时启动读温度数时启动读温度数据程序，据程序，P3.1P3.1用用来以串行方式将来以串行方式将温度数据送无线温度数据送无线发射芯片发射芯片nRF401nRF401。6.2.16.2.1系统硬件系统硬件 发射电路中发射电路中AT89C2051AT89C2051外接外接元件如图。元件如图。单片机的单片机的P1.7P1.7用来用来接收无线收发芯片接收无线收发芯片nRF401nRF401接收到的温度接收到的温度数据，经处理后

28、从串数据，经处理后从串行通信口输出经电平行通信口输出经电平转换电路转换电路MAX232MAX232电平电平转换后与转换后与PCPC机通信，机通信，按按PCPC机的要求将无线机的要求将无线传输过来的温度数据传输过来的温度数据输入输入PCPC机。机。4 4、单片机、单片机AT89C2051AT89C2051外接元件外接元件 6.2.16.2.1系统硬件系统硬件 数据传输系统接收和发射方都使用无线收发芯片数据传输系统接收和发射方都使用无线收发芯片nRF401nRF401，其外接元件如图所示。其外接元件如图所示。5 5、芯片、芯片nRF401nRF401外接元件外接元件 6.2.16.2.1系统硬件系

29、统硬件 MAX232MAX232正常工作时需要外接正常工作时需要外接4 4只电容，如图所示。两组独立只电容，如图所示。两组独立的转换连接线只需要其中一组，的转换连接线只需要其中一组，7 71010脚空置不用。脚空置不用。6 6、电平转换电路、电平转换电路MAX232MAX232外接元件外接元件 6.2.2 6.2.2 系统软件系统软件 TC14433TC14433是低速模数转换电路，每秒转换是低速模数转换电路，每秒转换1 11010次，每次的次，每次的转换结果都以动态分时方式从转换结果都以动态分时方式从Q Q0 0Q Q3 3、DSDS1 1DSDS4 4输出。输出。第一步，第一步，DSDS1

30、 1=1=1（DSDS2 2DSDS4 4=0=0），），Q Q0 0Q Q3 3以以BCDBCD码方式输出温码方式输出温度的千位数（实际上只能取度的千位数（实际上只能取1 1或或0 0），），Q Q3 3为为BCDBCD码的高位。码的高位。第二步，第二步，DSDS2 2=1=1（DSDS1 1、DSDS3 3、DSDS4 4=0=0）,Q,Q0 0Q Q3 3以以BCDBCD码方式输码方式输出温度的百位数。出温度的百位数。第三步，第三步，DSDS3 3=1=1（DSDS1 1、DSDS2 2、DSDS4 4=0=0）,Q,Q0 0Q Q3 3以以BCDBCD码方式输码方式输出温度的十位数。出

31、温度的十位数。第四步，第四步，DSDS4 4=1=1（DSDS1 1、DSDS2 2、DSDS3 3=0=0）,Q,Q0 0Q Q3 3以以BCDBCD码方式输码方式输出温度的个位数。单片机通过并行口读取这些数据，并将读出温度的个位数。单片机通过并行口读取这些数据，并将读得的结果存入芯片内存储器。得的结果存入芯片内存储器。1 1、数据在模数转换电路与单片机之间的传输、数据在模数转换电路与单片机之间的传输 6.2.2 6.2.2 系统软件系统软件 首先进入初始化程序，包首先进入初始化程序，包括设定括设定P1P1口为输入方式等。口为输入方式等。然后检测然后检测P3.2P3.2口是否出现脉口是否出现

32、脉冲的下降沿，检测到下降沿，冲的下降沿，检测到下降沿，表示模数转换结束，设表示模数转换结束，设P3.7P3.7为高电平使芯片为高电平使芯片nRF401nRF401进入进入工作模式，接着进入读取温工作模式，接着进入读取温度数据的程序。度数据的程序。读数据的方法是首先检测读数据的方法是首先检测DSDS1 1（P1.0P1.0），），当它等于当它等于1 1时时表明千位转换已完成，随即表明千位转换已完成，随即将千位的将千位的BCDBCD码读入内存，然码读入内存，然后依次读入百位、十位和个后依次读入百位、十位和个位数。位数。4 4、发射方单片机程序流程、发射方单片机程序流程 6.2.2 6.2.2 系统

33、软件系统软件 读入温度数据后的程序如下图所示。读入温度数据后的程序如下图所示。4 4、发射方单片机程序流程、发射方单片机程序流程 初始化程序包括设定与初始化程序包括设定与PCPC机的通机的通信方式为通信方式信方式为通信方式1 1、波特率、波特率12001200baud baud、地址指针地址指针5050H H送寄存器送寄存器R R0 0、循环指针循环指针4 4送寄存器送寄存器R R2 2、设定计设定计数器工作方式、数器工作方式、P1.7P1.7口置口置0 0等。然等。然后检测后检测P1.7P1.7口，测到上升为高电平口，测到上升为高电平的跳变，表示接收到发射方所发送的跳变，表示接收到发射方所发

34、送的数据的起始位，于是进入读取随的数据的起始位，于是进入读取随后的后的8 8位数据的子程序，读完后将位数据的子程序，读完后将数据送入寄存器数据送入寄存器R R0 0所指定的地址，所指定的地址，地址指针加地址指针加1 1，等待结束位的到来。，等待结束位的到来。5 5、接收方单片机程序流程、接收方单片机程序流程 6.2.2 6.2.2 系统软件系统软件 6.3 6.3 智能型无线收发芯片组成智能型无线收发芯片组成的数据传输系统识读的数据传输系统识读 6.3.1 6.3.1 智能型无线收发芯片智能型无线收发芯片nRF9E5nRF9E5简介简介 1 1、封装及外形、封装及外形 智能型无线收发芯片智能型

35、无线收发芯片nRF9E5nRF9E5的外形如图的外形如图6.186.18所示，图中所示，图中(a)a)实物外形图，实物外形图，(b)b)是芯片背面引脚图。芯片为是芯片背面引脚图。芯片为3232脚脚QFNQFN（英英文文Quad Flat No-leadQuad Flat No-lead，即四边无引线扁平的缩写）封装，只即四边无引线扁平的缩写）封装，只有有5555mmmm大小，大小，0.90.9mmmm厚，属微小型封装，可用于便携式设备，厚，属微小型封装，可用于便携式设备，安装时需采用表面焊接技术安装时需采用表面焊接技术。6.3.1 6.3.1 智能型无线收发芯片智能型无线收发芯片nRF9E5n

36、RF9E5简介简介 2 2、结构框图和引脚、结构框图和引脚 芯片内部结构框图如所示，内部电路分为芯片内部结构框图如所示，内部电路分为 9 9部分。部分。(1)(1)以以80518051为内核的单片机。为内核的单片机。(2)10(2)10位位A/DA/D转换器。转换器。(3)(3)无无线线收收发发器器，其其功功能能与与收收发发芯片芯片nRF905nRF905相当。相当。(4)(4)电源管理模块。电源管理模块。(5)(5)振荡器。振荡器。(6)(6)输入输出口。输入输出口。(7)(7)PWMPWM。(8)(8)SPISPI（串串行行可可编编程程接接口口）控控制电路。制电路。(9)(9)可编程唤醒、

37、看门狗电路等。可编程唤醒、看门狗电路等。6.3.1 6.3.1 智能型无线收发芯片智能型无线收发芯片nRF9E5nRF9E5简介简介 2 2、结构框图和引脚、结构框图和引脚 芯片引脚名称及功能描述如表所示。芯片引脚名称及功能描述如表所示。6.3.1 6.3.1 智能型无线收发芯片智能型无线收发芯片nRF9E5nRF9E5简介简介 2 2、结构框图和引脚、结构框图和引脚 芯片各引脚功能如下芯片各引脚功能如下 (1)(1)电源引脚电源引脚 共有共有8 8只电源引脚，其中只电源引脚，其中4 4、1717、2525为正电源引脚，为正电源引脚，5 5、1616、1818、2222、2424为接地引脚。为

38、接地引脚。(2)(2)外接晶体引脚外接晶体引脚 14 14、1515脚用来外接晶体和电容，用来与脚用来外接晶体和电容，用来与芯片内电路组成振荡电路。使用外部时钟芯片内电路组成振荡电路。使用外部时钟输入时，输入时，1414脚用来输入时钟信号。脚用来输入时钟信号。(3)(3)A/DA/D转换器输入引脚转换器输入引脚 26 26、2727、2828、2929是四个模拟量输入引脚，芯片对哪个模拟是四个模拟量输入引脚，芯片对哪个模拟量进行模数变换由软件设定，即在编制程序时确定。量进行模数变换由软件设定，即在编制程序时确定。3030脚即脚即为参考电压输入端。为参考电压输入端。6.3.1 6.3.1 智能型

39、无线收发芯片智能型无线收发芯片nRF9E5nRF9E5简介简介 (5)(5)数字信号接口数字信号接口 包包括括8 8条条引引脚脚的的P0P0口口和和4 4条条引引脚脚的的P1P1口口。默默认认配配置置时时，这这1212条条口口线线作作为为输输入入/输输出出线线使使用用，但但其其中中P1.2P1.2只只能能用用作作输输入入。此此外外，这这些些口线还具有第二功能，口线还具有第二功能，(6)(6)天线引脚天线引脚芯片芯片2020、2121脚用来连接天线。脚用来连接天线。(4)(4)串行可编程接口（串行可编程接口（SPISPI）由由1010、1111、1212、1313脚脚等等4 4条条口口线线组组成

40、成。SPISPI有有两两种种工工作作模模式式，配配置置模式和收模式和收/发模式。发模式。(7)(7)其他引脚其他引脚 外接基准电压从外接基准电压从3030脚输入。脚输入。3131脚外接去耦电容，容量脚外接去耦电容，容量1010nFnF，安装时应贴近芯片，安装时应贴近芯片，2323脚使用时接地。脚使用时接地。6.3.1 6.3.1 智能型无线收发芯片智能型无线收发芯片nRF9E5nRF9E5简介简介 工作电压：工作电压：1.9 1.9V V3.6V3.6V掉电模式时电流：掉电模式时电流：2.5 2.5AA发射模式时电流（功率发射模式时电流（功率1010dBmdBm）:11mA:11mA接收模式时

41、电流：接收模式时电流：12.5 12.5mAmA待机模式电流：待机模式电流：12 12AA工作频率：工作频率：433/868/915 433/868/915MHzMHz温度范围：温度范围：40408585最大输出功率：最大输出功率：10 10dBmdBm传输速率：传输速率：100 100kbitkbit/sec/sec接收灵敏度：接收灵敏度：100100dBmdBmA/DA/D转换器：转换器：4 4输入输入1010位位调制方式：调制方式：GFSKGFSK 3 3、主要特性主要特性 6.3.2 6.3.2 智能型无线收发芯片组成的数据传输系统智能型无线收发芯片组成的数据传输系统 无线数据传输系统

42、的数据发送方电路无线数据传输系统的数据发送方电路 1 1、系统硬件、系统硬件 6.3.2 6.3.2 智能型无线收发芯片组成的数据传输系统智能型无线收发芯片组成的数据传输系统 无无线线数数据据传传输输系系统统的的数数据据接接收收方方电电路路 1 1、系统硬件、系统硬件 6.3.2 6.3.2 智能型无线收发芯片组成的数据传输系统智能型无线收发芯片组成的数据传输系统 2 2、E E2 2PROMPROM芯片简介芯片简介 2525XX320XX320系系 列列 串串 行行 E E2 2PROMPROM芯芯 片片 包包 括括 2525AA320AA320、25LC32025LC320和和2525C3

43、20C320三三种种型型号号，彼彼此此间间的的差差别别是是电电源源电电压压、时时钟钟频频率率和和适适用用的的温温度度范范围围。前前面面讨讨论论的的2525AA320AA320的的电电源源电电压压范范围围为为1.81.8V V5.5V5.5V，时钟频率为时钟频率为1 1MHzMHz。6.3.2 6.3.2 智能型无线收发芯片组成的数据传输系统智能型无线收发芯片组成的数据传输系统 3 3、串行、串行EEPROMEEPROM芯片在数据传输系统中的作用芯片在数据传输系统中的作用 嵌嵌入入芯芯片片nRF9EnRF9E的的单单片片机机只只含含512512字字节节的的ROMROM，装装不不下下控控制制数数据

44、据传传输输的的应应用用程程序序，因因此此采采用用如如下下的的办办法法：将将应应用用程程序序存存放放到到外外部部存存储储器器（E E2 2PROMPROM）中中，在在512512字字节节的的片片内内ROMROM中中存存放放引引导导程程序序，开开机机后后，在在引引导导程程序序的的控控制制下下将将外外部部存存储储器器中中的的应应用用程程序序读读入入芯芯片片nRF9E5nRF9E5的的RAMRAM（随随机机读读写写存存储储器器）内内，然然后后在在应应用用程程序的控制下进行数据的传输序的控制下进行数据的传输。用用来来存存放放应应用用程程序序的的外外部部存存储储器器便便是是2525AA320AA320（或

45、或2525LC320LC320、25C32025C320），这这一一系系列列的的存存储储器器芯芯片片是是nRF9E5nRF9E5默默认认的的外外部部存存储储器器，其其容容量量为为3232kbitkbit，相相当当于于4 4k k字字节节（每每字字节节8 8个个二二进进制制位位），芯芯片片nRF9E5nRF9E5内内部部RAMRAM的的容容量量也也是是4 4k k字字节节，正正好好用用来来存存入入2525AA320AA320内内的的全全部部程程序序。开开机机后后应应用用程程序序的的读读取取会会自自动动完完成成。原原则则上上其其他他型型号号的的E E2 2PROMPROM存存储储器器也也可可以以用

46、用来来存存放放用用户户程程序序并并和和nRF9EnRF9E组组成成传传输输系系统统，但但引引导导程程序序不不“认认识识”这这些些存存储储器器芯芯片片时时，程程序序的的读入就比较麻烦。读入就比较麻烦。6.3.2 6.3.2 智能型无线收发芯片组成的数据传输系统智能型无线收发芯片组成的数据传输系统 nRF9E5nRF9E5组成的数据传输系统实物如图组成的数据传输系统实物如图 6.3.2 6.3.2 智能型无线收发芯片组成的数据传输系统智能型无线收发芯片组成的数据传输系统 4 4、系统软件系统软件 (1)(1)数据格式数据格式 nRF9E5nRF9E5通信数据格式如表所示，每一帧数据由前缀、地址、通

47、信数据格式如表所示，每一帧数据由前缀、地址、数据块和校验码等数据块和校验码等4 4部分组成。前缀也称前导码，可以起到延部分组成。前缀也称前导码，可以起到延时的作用。地址码用于核对所接收到的数据是否属本机所应接时的作用。地址码用于核对所接收到的数据是否属本机所应接收的，校验码用来检验传输过程是否出错，发现错误后接收方收的，校验码用来检验传输过程是否出错，发现错误后接收方应要求发送方重发。应要求发送方重发。(2)(2)纠错方式纠错方式 nRF9E5 nRF9E5采用冗余循环码进行校验，这种校验码简称采用冗余循环码进行校验，这种校验码简称CRCCRC，是是英文英文Cyclical Redundanc

48、y CheckCyclical Redundancy Check的缩写。的缩写。6.3.2 6.3.2 智能型无线收发芯片组成的数据传输系统智能型无线收发芯片组成的数据传输系统 4 4、系统软件系统软件 (2)(2)纠错方式纠错方式 CRC CRC校验数据传输是否出错的原理如下：校验数据传输是否出错的原理如下：先将发送方先将发送方CRCCRC寄存器每一位都置寄存器每一位都置1 1，然后按照一定的运算，然后按照一定的运算规则与待发送数据进行除法等运算，多次循环运算后将结果规则与待发送数据进行除法等运算，多次循环运算后将结果存入存入CRCCRC寄存器，即为运算所生成的校验码。形成校验码后与寄存器，

49、即为运算所生成的校验码。形成校验码后与前缀、地址码和数据一起发送出去。接收方接收到数据和校前缀、地址码和数据一起发送出去。接收方接收到数据和校验码后，根据所接收到的数据按照同样的运算规则进行计算，验码后，根据所接收到的数据按照同样的运算规则进行计算，求出校验码，与接收到的校验码进行对照。如果数据和校验求出校验码，与接收到的校验码进行对照。如果数据和校验的传输都正确无误，计算所得的校验码必定与接收到的校验的传输都正确无误，计算所得的校验码必定与接收到的校验码相符，数据传输有效。如果数据或校验码在传输过程中发码相符，数据传输有效。如果数据或校验码在传输过程中发生错误，计算所得的校验码与接收到的不同

50、，接收方即可通生错误，计算所得的校验码与接收到的不同，接收方即可通知发送方重发一次，直到正确为止。引入校验码，可以大大知发送方重发一次，直到正确为止。引入校验码，可以大大地降低数据传输的错误率。地降低数据传输的错误率。6.3.2 6.3.2 智能型无线收发芯片组成的数据传输系统智能型无线收发芯片组成的数据传输系统 4 4、系统软件系统软件 (3)(3)数据的发送和接收数据的发送和接收nRF9E5nRF9E5接接收收或或发发送送数数据据所所采采用用的的是是一一种种被被称称为为ChockburstChockburstTMTM的的自自动动处处理理前前缀缀、地地址址码码和和CRCCRC校校验验码码的的