射頻技術(shù)在糧倉無(wú)線(xiàn)監控系統中的應用

無(wú)線(xiàn)通信終端由無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片和微控制器組成。本系統中的無(wú)線(xiàn)通信終端采用CC1020為收發(fā)芯片，PIC16F73單片機為微控制器。

CC1020是Chipcon公司推出的基于SmartRF技術(shù)的全集成無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片。它工作在402-470MHZ、804-940MHZ等ISM(Industrial, Scientific and Medical)與SRD(Short Range Device)頻段，采用頻移鍵控(FSK)調制，集成鎖相環(huán)(PLL)、壓控振蕩器(VCO)、功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)、調制解調器(DEMOD)等功能，具有低電壓、低功耗、高靈敏度、傳輸距離遠、尺寸小等優(yōu)點(diǎn)，與很少的一些外圍器件搭配就可以設計成強大的具有無(wú)線(xiàn)通信功能的嵌入式系統。

PIC16F73是Microchip公司開(kāi)發(fā)推出的低功耗、高性能的8位單片機，采用雙總線(xiàn)結構(指令總線(xiàn)和數據總線(xiàn)分離)和精簡(jiǎn)指令結構，具有8Kb的Flash、192字節的片內RAM、串口和SPI接口，很好的滿(mǎn)足了本終端對微控制器的要求。

CC1020有32個(gè)引腳，它通過(guò)PDI、PDO、PCLK和PSEL這四個(gè)引腳與PIC16F73單片機的I/O端口相連，CC1020的應用原理圖如圖2所示。

圖2. CC1020的應用電路示意圖

在對無(wú)線(xiàn)通信終端進(jìn)行印刷電路板(PCB)的設計時(shí)，需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

(1). 雖然CC1020外圍器件少，集成度高，并集成了基帶處理，設計比較方便，但由于高頻電路的特性，加上CC1020的混和電路信號設計，因此PCB的設計直接關(guān)系到射頻性能。為了獲得較好的射頻性能，PCB設計至少需要兩層板來(lái)實(shí)現，PCB分成射頻電路和控制電路兩部分布線(xiàn)。

(2). 為了減少分布參數對性能的影響，在PCB中應該避免長(cháng)的走線(xiàn)，所有元器件的地線(xiàn)、AVDD連接線(xiàn)、VDD去藕電容必須離CC1020盡可能的近。CC1020的電源必須經(jīng)過(guò)很好的濾波，并且與數字電路的供電分離，在離電源腳AVDD盡可能近的地方用高性能的電容去藕，最好是一個(gè)小電容與大電容并聯(lián)。

(3). PCB板的頂層與底層最好敷銅著(zhù)地，把這兩層的敷銅用較多的過(guò)孔緊密相連。所有的開(kāi)關(guān)信號與控制信號都不能經(jīng)過(guò)RF_IN和RF_OUT的電感附近。

3.2 無(wú)線(xiàn)通信終端的軟件設計

終端的軟件采用專(zhuān)門(mén)為PIC單片機設計的C語(yǔ)言CC5X，該語(yǔ)言與ANSI C兼容，并針對PIC單片機進(jìn)行了優(yōu)化，能夠為PIC單片機產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)高效的代碼。由于PIC16F73單片機要實(shí)現與用戶(hù)以及CC1020的通信和數據打包，因此該軟件借用了Windows系統的消息循環(huán)機制設計，采用消息循環(huán)的體系結構。這種結構使得程序清晰、可擴展性強、可移植性好。圖3為軟件的程序結構及主循環(huán)示意圖。

圖3. 程序結構及主循環(huán)示意圖