nRF905模塊和SPI接口的點(diǎn)對點(diǎn)無(wú)線(xiàn)通信系統

引 言
在某些環(huán)境監測、安防警報等環(huán)境下，不便進(jìn)行有線(xiàn)線(xiàn)路的鋪設，而采用無(wú)線(xiàn)數據通信方式。采用一般的無(wú)線(xiàn)傳輸方式時(shí)可能因為環(huán)境噪聲大，干擾信號強而導致接收數據的準確性很低。針對這種情況，設計一種低成本、高準確率的無(wú)線(xiàn)數據傳輸系統――基于PICl6F876(簡(jiǎn)稱(chēng)為“16F876”)的SPI和nRF905模塊的點(diǎn)對點(diǎn)無(wú)線(xiàn)通信系統。利用16F876和nRF90S模塊直接進(jìn)行SPI數據交換，時(shí)序同步性好，程序編寫(xiě)簡(jiǎn)單。16F876通過(guò)相應的I／O口連接到編程器，可直接進(jìn)行在線(xiàn)調試。鑒于無(wú)線(xiàn)通信環(huán)境中噪聲大，信號干擾大的特點(diǎn)，采用的nRF905模塊引入自動(dòng)重發(fā)，高抗干擾GFSK調制和最高16位CRC校驗機制，確保了數據傳輸的可靠性。

1 硬件電路規劃
16P876、nRF905模塊及編程器連接頭J1之間的電路連接，220V-5V電路實(shí)現，5V-3V電壓轉換電路如圖1、圖2、圖3所示。

在圖l中，單片機16F876輸入/輸出口與nRF905模塊相應接口連接情況：RC7～nRF905模塊時(shí)鐘分頻輸出，RC6～nRF905模塊地址匹配輸出AM，RC5～MISO，RC4～MOSI，RC3～SCK，RC2～CSN，RB7＆RB6＆RB3～J1編程器連接線(xiàn)，RB5～nRF905模塊數據就緒輸出DR，RB2～PWR，RBl～TXEN，RB0～TRX_CE。單片機通過(guò)RB7、RB6和RB3與編程器相連，可進(jìn)行在線(xiàn)編程；由RC5輸出數據到nRF905模塊，由RC4從nRF905模塊輸入數據。由一個(gè)4 MHz陶瓷晶體振蕩器為單片機提供時(shí)鐘輸入。16F876的工作電壓是4．5～5．5V，通過(guò)圖2中的DBA元件實(shí)現從220V市電到5V電壓的轉換。由于nRF905模塊的工作電壓是1．9～3．6V，需從5V電壓轉換得到一個(gè)符合nRF905模塊正常工作的穩定電壓?？紤]使用分壓電阻與3V穩壓管串聯(lián)分壓，從穩壓管兩端可得到一個(gè)穩定的3V電壓輸出，如圖3所示。

2 軟件設計
考慮到nRF905模塊內置完整的通信協(xié)議和CRC，軟件設計工作主要集中在如何實(shí)現對nRF905模塊的有效初始配置，以及16F876與nRF905模塊之間SPI通信的實(shí)現。其中須保證16F876與nRF905模塊時(shí)序的一致，并充分考慮nRF905模塊對時(shí)序的要求。SPI時(shí)序如圖4所示。

對應程序設計：

nRF905模塊存在4種工作模式：掉電和SPI編程模式、待機和SPI編程模式、發(fā)射模式、接收模式。

通過(guò)對16F876相應輸出口高低電平的轉換，可控制nRF905模塊工作模式的變化。將單片機的SPI接口與nRF905模塊的相應SPI口互連，實(shí)現16F876與nRF905模塊之間的數據傳遞或實(shí)現16F876向nRF905模塊發(fā)出控制命令；在編程模式下，可將預配置的命令或數據送入單片機收發(fā)緩沖器SSPBUF中，以16F876作為主控模式，并提供SPI通信必需的SCK時(shí)鐘，nRF905模塊作為從動(dòng)模式，在SCK上升沿，雙方進(jìn)行數據傳遞，啟動(dòng)SCK后可將單片機數據逐位移入nRF905模塊中，以完成對其初始配置。

參照nRF905模塊數據手冊進(jìn)行初始配置：nRF905模塊的發(fā)射功率，工作頻段，發(fā)送數據寬度，發(fā)送數據地址，接收數據寬度，接收數據地址，CRC校驗等。若該nRF905模塊作為發(fā)射部分，則將已采集并存儲在單片機中的數據送入nRF905模塊，以備發(fā)射。

設計一個(gè)SPI通信模塊程序進(jìn)行循環(huán)調用，以簡(jiǎn)化程序設計，提高可讀性。

程序流程如圖5所示。

結語(yǔ)
本無(wú)線(xiàn)數據傳輸系統已成功應用于無(wú)線(xiàn)抄表項目之中，在實(shí)際的工作環(huán)境運行半年多時(shí)問(wèn)，情況良好。經(jīng)過(guò)現場(chǎng)測試，在空曠地，無(wú)須另加功放或外接天線(xiàn)，無(wú)線(xiàn)通信的有效半徑約100m。本系統除可應用在無(wú)線(xiàn)抄表領(lǐng)域外，還可用于環(huán)境監測、門(mén)禁系統、無(wú)線(xiàn)遙控系統等。
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