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由RFW122-M構(gòu)成的短距離無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

云知道

作者：電子科技大學(xué) 王旭 滿亞勤 朱立東 吳詩其
利用AT89LV52單片機(jī)作控制器，實(shí)現(xiàn)基于RFWaves公司的射頻芯片RFW122-M的短距離無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng);分析射頻芯片RFW122-M及其與單片機(jī)的接口芯片RFW-D100的特點(diǎn)；給出系統(tǒng)的硬件原理框圖及軟件流程圖 。
對(duì)應(yīng)用于該裝置的無線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議CSMA進(jìn)行分析，并且在對(duì)固件的編程配置中加以實(shí)現(xiàn) 。
要害詞無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)RFW122-MRFW-D100 AT89LV52 CSMA協(xié)議
目前,短程射頻通信技術(shù)是一種熱門技術(shù),已廣泛應(yīng)用于實(shí)際中,主要有無線局域網(wǎng)(WLAN )、個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(PAN) 及無線短距離消費(fèi)類產(chǎn)品(如中低速數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用, 有效范圍在30 m以內(nèi)) 。該通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)有IEEE802.11a、Hiperlan2、藍(lán)牙（IEEE802.15.1）、 HomeRF及IEEE802.11b（WIFI）等 。支持這些標(biāo)準(zhǔn)的器件一般功耗都比較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高, 因而不適合低端產(chǎn)品 。RFWaves 公司針對(duì)現(xiàn)有市場(chǎng)發(fā)展推出的面向低端的用于短距離無線通信的射頻通信芯片組RFW122-M，符合美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）的技術(shù)規(guī)范 。
本系統(tǒng)利用射頻芯片RFW122-M及其與MCU的接口芯片RFW-D100，在單片機(jī)AT89LV52的控制下，實(shí)現(xiàn)了短距離的無線數(shù)據(jù)通信 。
1; 射頻芯片RFW122-M及其接口芯片RFW-D100
【由RFW122-M構(gòu)成的短距離無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)】 RFW122-M無線收發(fā)芯片是一種半雙工、使用直接序列擴(kuò)頻（DSSS）技術(shù)的無線收發(fā)兩用集成電路，工作中心頻率為2.44GHz（ISM頻段），采用ASK調(diào)制方式，工作電壓為2.4～3.6V 。在空閑狀態(tài)下，幾乎不消耗功率（0.1μA @ VCC=3 V） 。RFW122-M可以外接一個(gè)200 Ω的差分阻抗天線（印制版天線）或帶有匹配電路的其他天線，在誤碼率為10-3的條件下，接收靈敏度為-77 dBm 。該模塊有3根數(shù)據(jù)控制線，且其數(shù)據(jù)I/O口是一個(gè)串行的數(shù)字接口 。它的喚醒時(shí)間為20 μs,同步時(shí)間是1.2 μs 。最高數(shù)據(jù)傳輸速率為1 Mbps，此時(shí)工作電流為33 mA 。
為了降低MCU實(shí)時(shí)處理MAC協(xié)議的要求，RFW122-M芯片組提供了RFW122-M與MCU之間的接口芯片RFW-D100 。該芯片在MCU和RFW122-M之間提供了一個(gè)并行接口；同時(shí)提供了對(duì)CSMA協(xié)議的支持 。RFW-D100采用了兩種技術(shù)來獲得比較好的載波偵聽的能力：一種是RSSI(射頻信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè))，能檢測(cè)到任何強(qiáng)度的無線傳輸，避免沖突；另一種是使用RFWaves網(wǎng)絡(luò)的載波偵聽算法 。采用這種技術(shù)可以避免與本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的或其他網(wǎng)絡(luò)的RFWaves站點(diǎn)發(fā)生沖突 。
（1）RSSI(射頻信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè))
RSSI機(jī)制用來比較某個(gè)非RFWaves站點(diǎn)傳輸?shù)墓β食^了一個(gè)確定的門限（用一個(gè)外部的電阻來設(shè)置這個(gè)數(shù)值，RFW-D100給出了該門限的參考電壓和計(jì)算公式），比較的結(jié)果放在寄存器SSR[7]-COMP_IN中 。當(dāng)MCU內(nèi)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，就去讀取該寄存器，根據(jù)寄存器的狀態(tài)確定信道是否處于被占用的狀態(tài)，從而確定數(shù)據(jù)是否被傳輸 。
（2）內(nèi)部/外部RFWaves網(wǎng)絡(luò)的載波監(jiān)聽的算法
該機(jī)制主要用來監(jiān)測(cè)相似的RFWaves網(wǎng)絡(luò) 。RFWD100利用載波偵聽算法監(jiān)聽是否有外部相似的RFWaves網(wǎng)絡(luò)正在傳輸數(shù)據(jù) 。假如外部的RFWaves網(wǎng)絡(luò)正在進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，則內(nèi)部的標(biāo)志位將被置1，表示信道處于被占用的狀態(tài)；假如信道由被占用的狀態(tài)轉(zhuǎn)為空閑的狀態(tài)，將產(chǎn)生一個(gè)中斷來通知MCU，此時(shí)MCU可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸 。
2; 硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的微處理器采用Atmel公司的AT89LV52 。它是一款基于51系列的低功耗微處理器，支持匯編和C語言，開發(fā)環(huán)境采用Keil公司KeilC51（51單片機(jī)的匯編和C語言的開發(fā)工具）；支持匯編、C語言以及混合編程，同時(shí)具備功能強(qiáng)大的軟件仿真和硬件仿真 。系統(tǒng)包含兩個(gè)半雙工的通信終端，來自高層的數(shù)據(jù)由串口發(fā)往MCU，MCU再將數(shù)據(jù)發(fā)往RFW-D100 。RFW-D100將數(shù)據(jù)打包以后送往RFW122-M進(jìn)行調(diào)制，再通過天線發(fā)送出去 。系統(tǒng)框圖如圖1所示 。

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