《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于微處理器和射頻收發(fā)芯片的近程無線數(shù)傳設(shè)計
摘要: 本文介紹了一種選用高性能、低功耗的32位微處理器STM32F103和射頻收發(fā)芯片nRF24L01來設(shè)計短距離無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的具體方法。
Abstract:
Key words :

本文介紹了一種選用高性能、低功耗的32位微處理器STM32F103射頻收發(fā)芯片nRF24L01來設(shè)計短距離無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的具體方法。

1 系統(tǒng)設(shè)計
短距離無線數(shù)傳系統(tǒng)主要由電源管理器AMC7635、微控制器STM32F103、射頻收發(fā)器nrf24l01三部分組成。下面分別介紹其關(guān)鍵電路。
1.1 電源電路
本設(shè)計的電源采用3.7V鋰電池供電, 然后經(jīng)低壓降電源管理芯片AMC7635,以產(chǎn)生3.0V的電壓來為STM32F103和nRF24L01供電, 圖1所示是本系統(tǒng)的供電電路。
近程無線數(shù)傳系統(tǒng)供電電路


圖1 系統(tǒng)供電電路


1.2 微控制器電路
微控制器選用帶ARM Cortex -M3 內(nèi)核的STM32F103。STM32F103控制器具有高性能、低功耗、低電壓等特性,同時具有高集成度和易于開發(fā)的優(yōu)勢。圖2所示是該系統(tǒng)中的微控制器電路??刂破髋c射頻收發(fā)器nRF24L01的接口采用SPI口來實現(xiàn),即圖2 中SPICS、MOSI、MISO和SCK四條信號線和CE和INT0兩條信號線。另外,該控制器還可以擴(kuò)展一路主板RS232 口和8 路GPIO口輸出。
STM32F103微控制器電路


圖2 微控制器電路

  1.3 射頻收發(fā)電路
nRF24L01可工作于2.4 GHz~2.5 GHz ISM 頻段,該收發(fā)器內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊, 是一款集成度較高的無線收發(fā)器。nRF24L01的外部電路比較簡單,而且融合了增強型ShockBurst技術(shù), 其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。同時,該芯片的功耗極低, 在以-6 dBm的功率發(fā)射時,其工作電流只有9 mA;而在接收時, 工作電流只有12.3 mA。nRF24L01的控制電路可與STM32控制器的SPI口和GPIO口相連接。圖3所示是該芯片組成的射頻收發(fā)電路原理圖。
nRF24L01組成的射頻收發(fā)電路


圖3 射頻收發(fā)電路


2 系統(tǒng)程序設(shè)計
本系統(tǒng)可在STM32F103上移植UCOSII操作系統(tǒng)。系統(tǒng)程序主要分為主機的系統(tǒng)初始化程序、鍵盤和顯示程序及射頻收發(fā)器nRF24L01的控制程序三大部分。圖4所示是其軟件程序流程。
近程無線數(shù)傳系統(tǒng)程序流程圖

圖4 系統(tǒng)程序流程圖


系統(tǒng)程序設(shè)計的關(guān)鍵是UCOSII操作系統(tǒng)的移植和SPI口通信控制。有關(guān)操作系統(tǒng)的移植, 芯片廠商在官網(wǎng)上已有范例提供, 本文不再贅述。
 

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