基于微处理器和射频收发芯片的近程无线数传系统设计
本文介绍了一种选用高性能、低功耗的32位微处理器STM32F103和射频收发芯片nRF24L01来设计短距离无线数据传输系统的具体方法。1 系统设计 短距离无线数传系统主要由电源管理器AMC7635、微控制器STM32F103、射频收发器nrf24l01三部分组成。下面分别介绍其关键电路。 1.1 电源电路 本设计的电源采用3.7V锂电池供电, 然后经低压降电源管理芯片AMC7635, 以产生3.0V的电压来为STM32F103和nRF24L01供电, 图1所示是本系统的供电电路。 图1 系统供电电路 1.2 微控制器电路 微控制器选用带ARM Cortex -M3 内核的STM32F103。STM32F103控制器具有高性能、低功耗、低电压等特性, 同时具有高集成度和易于开发的优势。图2所示是该系统中的微控制器电路。控制器与射频收发器nRF24L01的接口采用SPI口来实现, 即图2 中SPICS、MOSI、MISO和SCK四条信号线和CE和INT0两条信号线。另外,该控制器还可以扩展一路主板RS232 口和8 路GPIO口输出。 图2 微控制器电路 1.3 射频收发电路 nRF24L01可工作于2.4 GHz~2.5 GHz ISM 频段, 该收发器内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块, 是一款集成度较高的无线收发器。nRF24L01的外部电路比较简单, 而且融合了增强型ShockBurst技术, 其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。同时,该芯片的功耗极低, 在以-6 dBm的功率发射时,其工作电流只有9 mA;而在接收时, 工作电流只有12.3 mA。nRF24L01的控制电路可与STM32控制器的SPI口和GPIO口相连接。图3所示是该芯片组成的射频收发电路原理图。 图3 射频收发电路 2 系统程序设计 本系统可在STM32F103上移植UCOSII操作系统。系统程序主要分为主机的系统初始化程序、键盘和显示程序及射频收发器nRF24L01的控制程序三大部分。图4所示是其软件程序流程。 图4 系统程序流程图 系统程序设计的关键是UCOSII操作系统的移植和SPI口通信控制。有关操作系统的移植, 芯片厂商在官网上已有范例提供, 本文不再赘述。
Q:短距离无线数传系统主要由哪三部分组成?
A:主要由电源管理器AMC7635、微控制器STM32F103、射频收发器nrf24l01三部分组成。
Q:该系统的电源采用什么供电?
A:采用3.7V锂电池供电。
Q:低压降电源管理芯片AMC7635的作用是什么?
A:产生3.0V的电压来为STM32F103和nRF24L01供电。
Q:微控制器选用了什么型号?
A:选用带ARMCortex-M3内核的STM32F103。
Q:STM32F103控制器有哪些特性和优势?
A:具有高性能、低功耗、低电压等特性,同时具有高集成度和易于开发的优势。
Q:STM32F103控制器与射频收发器nRF24L01的接口是如何实现的?
A:采用SPI口来实现,即SPICS、MOSI、MISO和SCK四条信号线和CE和INT0两条信号线。
Q:STM32F103控制器还可以扩展什么?
A:还可以扩展一路主板RS232口和8路GPIO口输出。
Q:nRF24L01可工作在什么频段?
A:可工作于2.4GHz~2.5GHzISM频段。
Q:nRF24L01有哪些功能模块?
A:内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块。
Q:nRF24L01的控制电路与什么相连接?
A:可与STM32控制器的SPI口和GPIO口相连接。
