無(wú)線(xiàn)數據傳輸后端RFW―D100的原理與應用
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摘要
關(guān)鍵詞: RFW―D100 RF通信無(wú)線(xiàn)數傳
引 言
短程RF通信是一種比較熱門(mén)的通信技術(shù)。支持該通信技術(shù)的標準很多，如lEEE802．11a、Hiperlan2、IEEE802．15．1(藍牙)、HomeRF和IEEE802．1]b(Wi―Fi)等，但總的來(lái)說(shuō)，支持這些標準的器件不適合低端產(chǎn)品，功耗大、結構復雜、價(jià)格高。以色列RF Waves公司面向低端市場(chǎng)，推出的RFWl02芯片組和RFW302芯片組，符合FCC(美國聯(lián)邦通信委員會(huì ))和ETSI(歐洲電信標準協(xié)會(huì ))的技術(shù)規范，用于短程RF通信，取得了很好的效果。RF Waves公司還為這兩種芯片組提供了RFW―D1OO數字后端。筆者在以W78LE516單片機、RFWl02芯片組和RFW―D1OO數字后端為核心開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)，深感RFW―D100所起的巨大作用：降低了單片機程序的復雜性，節省了CPU能量和資源。
1 RFW―D100簡(jiǎn)介
RFW―D100是為RFWl02／RFW302芯片組提供的一個(gè)數字后端。它為MCU提供了一個(gè)并行接口，使之連到RFWl02。在RF應用中，MCU負責MAC層的協(xié)議。RFW―D1OO減少MCU處理MAC層協(xié)議的實(shí)時(shí)要求。使MCU通過(guò)一個(gè)并行口連接到RFWl02，類(lèi)似于存儲器尋址，它將快速的串行輸入轉換成8位的字節，使8位的MCU更容易處理。此外，RFW―D1OO僅使用一個(gè)低速率的振蕩器，通過(guò)1個(gè)16字節的FIFO來(lái)緩沖輸入／輸出，使MCU與RFW―D100之間的尋址效率更高。MCU不是每次中斷讀／寫(xiě)1個(gè)字節，而是每16個(gè)字節，相比于每字節的輸入都引起一個(gè)中斷。這樣就明顯減少了MCU在讀輸入字節時(shí)的開(kāi)銷(xiāo)。當使用FIFO時(shí)，MCU為所有FIFO的字節所付出的開(kāi)銷(xiāo)與沒(méi)有用FIFO時(shí)僅為1個(gè)字節付出的開(kāi)銷(xiāo)是一樣的。
2 RFW―D1OO的結構、工作原理及功能
RFW-D100的結構圖如圖1所示。
振蕩器模組是RFW―D100的時(shí)鐘源，可以不用，直接用一個(gè)外部振蕩器去驅動(dòng)RFW―DlOO。RFW―D100有三種模式：掉電模式、空閑模式和工作模式。前兩種模式可使芯片處于低功耗狀態(tài)，節省系統能量。由于在進(jìn)入前兩種模式前，保存了所有寄存器中的值，所以系統喚醒時(shí)間短。RFW―D100有一個(gè)預相關(guān)器，在數據進(jìn)行收／發(fā)時(shí)，RFW―D1OO首先檢測／發(fā)送一個(gè)預同步頭，目的是啟動(dòng)接收端的RFWl02，以使接收端同步。RFW―D100為維持系統的靈敏性，在進(jìn)行數據收發(fā)時(shí)，當連“O”符號太多時(shí)，在傳送端會(huì )在數據流中自動(dòng)加一個(gè)“1”符號；而在接收端，RFW一D100會(huì )將這個(gè)“l”符號自動(dòng)拿走。RFWD1OO能夠根據設置，自動(dòng)在要發(fā)送的每一信息包中加上附加的CRC信息，在接收端也會(huì )自動(dòng)計算CRC信息，進(jìn)行CRC校驗，降低MCU的負擔，提高數據的可靠性。當有信息包要收發(fā)時(shí)，WDT通信看門(mén)狗可以在任何時(shí)候，將MCU從省電模式下喚醒。RFW一D100設置了16字節的接收／發(fā)送緩沖區，理論上能使MCU每128μs讀／寫(xiě)數據，而不是串行情況下的1 μs或在有串并轉換的情況下的8 μs；RFW―D100的運作以處理各種中斷事件為核心，開(kāi)發(fā)人員可以根據情況靈活地啟動(dòng)／關(guān)閉中斷，以適應各種環(huán)境。RFW一D100提供了網(wǎng)絡(luò )ID濾波器和節點(diǎn)ID濾波器，根據網(wǎng)絡(luò )地址和節點(diǎn)地址過(guò)濾輸人信息，從而區別不同網(wǎng)絡(luò )和不同節點(diǎn)問(wèn)的信息。RFW-D100中使用兩種技術(shù)以取得較強的載波偵聽(tīng)能力；①內部比較器RSSI(無(wú)線(xiàn)信號強度指示)，使RFW―D100可以鑒別任何強度的、有可能阻塞其自身的傳送；②射頻波網(wǎng)絡(luò )偵聽(tīng)算法，使RFW―D100避免與其本身網(wǎng)絡(luò )或同一區域不同網(wǎng)絡(luò )站點(diǎn)的射頻波的沖突。RFW―D100的引腳功能如表1所列。
3應 用
用RFWl02芯片組和RFW一D100開(kāi)發(fā)一套點(diǎn)對多點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)系統。上位機采用W78LE516，通過(guò)USB總線(xiàn)與PC相連，通過(guò)RFW一D100與RFWl02芯片組連接進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數據收發(fā)；下位機采用MSP4130F133，通過(guò)RFW―D100與RFWl02芯片組連接進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數據收發(fā)。開(kāi)發(fā)過(guò)程發(fā)現，目前與RFW―D100、RFWl02芯片組相關(guān)的文獻中所提供的電路，基本上都是參照產(chǎn)品的數據手冊，參考價(jià)值有限。這里，提供一種上位機無(wú)線(xiàn)收發(fā)部分的硬件電路，如圖2所示。
在具體的開(kāi)發(fā)中，讀者可根據自己的MCU型號，參考圖2，配置RFW―D100的外圍電阻電容，即可形成自己可運行的電路。其中RFW―D100的26、29、30號引腳直接與RFWl02芯片組相應引腳相連。
在MCU的軟件編程中，開(kāi)發(fā)人員實(shí)際要做的是對RFW―D100的各種寄存器進(jìn)行正確的尋址、寫(xiě)入控制字、讀／寫(xiě)數據等，參考文獻[1]中有較詳細的描述。寄存器分配情況如表2所列。
這里，僅提出一點(diǎn)需要注意的地方：程序每次數據收發(fā)，都要對相關(guān)的控制寄存器進(jìn)行重新寫(xiě)入，否則數據不能正常收發(fā)。如下面的程序段，是在發(fā)送數據前對各控制寄存器寫(xiě)入的控制字，控制字的具體含義見(jiàn)參考文獻。其中WRITE(…，…)為自定義的宏，CS_PIN即為圖2中MCU的P1．4腳。
……
#ddine WRITE(RE(REGVAL) CS_PIN=0；*((unsigned char
xdata*)(REG))=VAL;CS_PIN=1
……
WRITE(SCR4．3)；
WRITE(SCR2，OxlC)；
WRITE(BLR，6)；
WRITE(LCR，O)l
WRITE(BIR，0xAA);
WRITE(N1R．0x55);
WRITE(PPR，0xFA)；
WRITE(PSR，12)；
WRITE(PRE_H，0xF5)；
WRITE(PRE_L，OxBB)}
WRITE(IER，16)；
WRITE(SCR3，128)；
WRITE(SCR4，O)；
4 結論
使用無(wú)線(xiàn)數據傳輸數字后端RFW DlOO進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，有以下優(yōu)點(diǎn)：更短的開(kāi)發(fā)時(shí)間，更短的上市時(shí)間；為其他方面的應用節省CPU能量和資源；是一個(gè)簡(jiǎn)單的、標準的、完整的解決方案，開(kāi)發(fā)人員僅需做外圍元器件的調整工作。
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