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nRF905模块和SPI接口的点对点无线通信系统

发布时间:2020-07-21 18:06:24 阅读: 来源:旋塞阀厂家

摘要 介绍一种利用无线射频收发嚣nRF905模块和单片机SPI接口实现的无线数据传输系统;给出单片机PICl6F876控制nRF905模块通过SPI口进行数据交换,以及它们之间电路连接和软件设计方法。该系统数据传输速度快、可靠性高、可移植性强,可广泛应用于各类无线数据通信中。关键词 nRF905模块 单片机PICl6F876 无线数据通信 SPI接口引 言 在某些环境监测、安防警报等环境下,不便进行有线线路的铺设,而采用无线数据通信方式。采用一般的无线传输方式时可能因为环境噪声大,干扰信号强而导致接收数据的准确性很低。针对这种情况,设计一种低成本、高准确率的无线数据传输系统――基于PICl6F876(简称为“16F876”)的SPI和nRF905模块的点对点无线通信系统。利用16F876和nRF90S模块直接进行SPI数据交换,时序同步性好,程序编写简单。16F876通过相应的I/O口连接到编程器,可直接进行在线调试。鉴于无线通信环境中噪声大,信号干扰大的特点,采用的nRF905模块引入自动重发,高抗干扰GFSK调制和最高16位CRC校验机制,确保了数据传输的可靠性。

1 硬件电路规划 16P876、nRF905模块及编程器连接头J1之间的电路连接,220V-5V电路实现,5V-3V电压转换电路如图1、图2、图3所示。

在图l中,单片机16F876输入/输出口与nRF905模块相应接口连接情况:RC7~nRF905模块时钟分频输出,RC6~nRF905模块地址匹配输出AM,RC5~MISO,RC4~MOSI,RC3~SCK,RC2~CSN,RB7&RB6&RB3~J1编程器连接线,RB5~nRF905模块数据就绪输出DR,RB2~PWR,RBl~TXEN,RB0~TRX_CE。单片机通过RB7、RB6和RB3与编程器相连,可进行在线编程;由RC5输出数据到nRF905模块,由RC4从nRF905模块输入数据。由一个4 MHz陶瓷晶体振荡器为单片机提供时钟输入。16F876的工作电压是4.5~5.5V,通过图2中的DBA元件实现从220V市电到5V电压的转换。由于nRF905模块的工作电压是1.9~3.6V,需从5V电压转换得到一个符合nRF905模块正常工作的稳定电压。考虑使用分压电阻与3V稳压管串联分压,从稳压管两端可得到一个稳定的3V电压输出,如图3所示。

2 软件设计 考虑到nRF905模块内置完整的通信协议和CRC,软件设计工作主要集中在如何实现对nRF905模块的有效初始配置,以及16F876与nRF905模块之间SPI通信的实现。其中须保证16F876与nRF905模块时序的一致,并充分考虑nRF905模块对时序的要求。SPI时序如图4所示。

对应程序设计:

nRF905模块存在4种工作模式:掉电和SPI编程模式、待机和SPI编程模式、发射模式、接收模式。

通过对16F876相应输出口高低电平的转换,可控制nRF905模块工作模式的变化。将单片机的SPI接口与nRF905模块的相应SPI口互连,实现16F876与nRF905模块之间的数据传递或实现16F876向nRF905模块发出控制命令;在编程模式下,可将预配置的命令或数据送入单片机收发缓冲器SSPBUF中,以16F876作为主控模式,并提供SPI通信必需的SCK时钟,nRF905模块作为从动模式,在SCK上升沿,双方进行数据传递,启动SCK后可将单片机数据逐位移入nRF905模块中,以完成对其初始配置。 参照nRF905模块数据手册进行初始配置:nRF905模块的发射功率,工作频段,发送数据宽度,发送数据地址,接收数据宽度,接收数据地址,CRC校验等。若该nRF905模块作为发射部分,则将已采集并存储在单片机中的数据送入nRF905模块,以备发射。

设计一个SPI通信模块程序进行循环调用,以简化程序设计,提高可读性。

程序流程如图5所示。

结语 本无线数据传输系统已成功应用于无线抄表项目之中,在实际的工作环境运行半年多时问,情况良好。经过现场测试,在空旷地,无须另加功放或外接天线,无线通信的有效半径约100m。本系统除可应用在无线抄表领域外,还可用于环境监测、门禁系统、无线遥控系统等。 如需全部源代码,可E-mail致gerentlee@163.com索取。

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