鄭州威科姆公司 張曉健 李偉 張小雨

    在特殊環(huán)境的數(shù)據(jù)測控應(yīng)用中，無線數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)越來越廣泛地被運(yùn)用，msp430+nrf905的組合特別適合于低功耗，短距離（100-200m）、小數(shù)據(jù)量的無線數(shù)傳系統(tǒng)，msp430 cpu在低功耗應(yīng)用方面有很大優(yōu)勢，nrf905無線收發(fā)芯片具有功耗低、控制簡單、可自動(dòng)處理字頭和crc校驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，兩者結(jié)合組成的數(shù)傳系統(tǒng)可以在很多產(chǎn)品中得到應(yīng)用。

    1 msp430簡介

    msp430是ti公司新推出的16位系列單片機(jī)，在電池供電的低功耗應(yīng)用中具有獨(dú)特的優(yōu)勢，其工作電壓在1.8-3.6v之間，正常工作時(shí)功耗可控制在200μa左右，低功耗模式使可實(shí)現(xiàn)2μa甚至0.1μa的低功耗，msp430具有非常高的集成度，通常在單個(gè)芯片上集成有12位的a/d、比較器、多個(gè)定時(shí)器，片內(nèi)usart、看門狗、片內(nèi)振蕩器、大量的i/o端口及大容量的片內(nèi)存儲(chǔ)器，一般單片就可以滿足大多數(shù)的應(yīng)用需要。

    在低功耗應(yīng)用中設(shè)計(jì)程序時(shí)，最好采用以下方法：cpu在初始化完成后，處于低功耗工作模式，在有外部事件發(fā)生時(shí)喚醒進(jìn)入終端服務(wù)程序，完成后重新進(jìn)入低功耗模式，照此循環(huán)往復(fù)，可以最大限度地降低功耗。

    2 nrf905簡介

    nrf905是挪威nordic公司推出的單片射頻發(fā)射器芯片，工作電壓為1.9-3.6v，32引腳qfn封裝（5mm×5mm），工作于433/868/915mhz3個(gè)ism頻道（可以免費(fèi)使用）。nrf905可以自動(dòng)完成處理字頭和crt（循環(huán)冗余碼校驗(yàn)）的工作，可由片內(nèi)硬件自動(dòng)完成曼徹斯特編碼/解碼，使用spi接口與微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以-10dbm的輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有11ma，在接收模式時(shí)電流為12.5ma。

    nrf905傳輸數(shù)據(jù)時(shí)為非實(shí)時(shí)方式，即發(fā)送端發(fā)出數(shù)據(jù)，接收端收到后先暫存于芯片存儲(chǔ)器內(nèi)，外面的mcu可以在需要時(shí)再到芯片中去取。nrf905一次的數(shù)據(jù)傳輸量最多為32b。

    2.1 nrf905的工作模式及設(shè)置

    nrf905的兩種工作模式和兩種節(jié)能模式，分別為掉電模式、待機(jī)模式、shockburst tm接收模式和shockburst tm發(fā)送模式，這幾種模式由外界cpu通過控制nrf905的3個(gè)引腳pwr_up、trx_ce和tx_en的高低電平來決定，如表1所列。

    外界mcu通過spi總線配置nrf905的內(nèi)部寄存器，讀寫數(shù)據(jù)時(shí)必須把其置為待機(jī)或掉電模式，nrf905在待機(jī)模式時(shí)功耗為40μa，在掉電模式時(shí)功耗為2.5μa。

    2.2 nrf905的狀態(tài)輸出

    nrf905有3個(gè)引腳用于狀態(tài)輸出，分別是：cd（載波檢測）、am（地址匹配）和dr（數(shù)據(jù)就緒），均為高電平有效，nrf905在處于接收模式時(shí)，若檢測到接收頻率段的載波，就置cd為高，接著檢測載波數(shù)據(jù)中的地址字節(jié)，若與本身已配置的接收地址相同，則置am為高，若再檢測到接收數(shù)據(jù)中的crc校驗(yàn)正確，則存儲(chǔ)有效數(shù)據(jù)字節(jié)，置dr為高。

    此外，nrf905還有一個(gè)時(shí)鐘輸出引腳upclh，供用戶選擇使用。通過配置內(nèi)部寄存器，可改變其頻率輸出，這一點(diǎn)在調(diào)試時(shí)很有用。無線系統(tǒng)至少需要一發(fā)一收兩個(gè)設(shè)備，調(diào)試時(shí)若出現(xiàn)問題很難判斷是哪一方的故障。可以通過修改nrf905的寄存器，用示波器觀察upclk輸出是否變化的方法，來判斷其硬件電路和cpu操作，nrf905的程序是否正確，從而判斷及設(shè)備是否工作正常。

    2.3 nrf905的數(shù)據(jù)接口

    外圍mcu通過spi總線配置nrf905的內(nèi)部寄存器和收發(fā)數(shù)據(jù)，nrf905的spi總線包括4個(gè)引腳：csn（spi使能）、sck（spi時(shí)鐘）、miso（主入從出）和mosi（主出從入）。這里nrf905為從機(jī)，其spi的時(shí)鐘范圍很寬，可以從1hz-10mhz，因此mcu在寫控制程序時(shí)不必苛求時(shí)間的準(zhǔn)確度。

    spi總線的每次操作都必須在使能引腳csn的下降沿開始，csn低電平有效，總線上的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的上升沿有效，mcu對spi總線