nRF905模块和SPI接口的点对点无线通信系统
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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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