基于USB接口的嵌入式無(wú)線(xiàn)傳輸系統設計

摘要：為了解決有線(xiàn)數據傳輸的線(xiàn)路布放和數據通信接口問(wèn)題，方便儀器設備之間的連接，設計了一種基于USB接口的嵌入式無(wú)線(xiàn)傳輸系統。系統把新一代USB接口芯片CP2101與低功耗RF收發(fā)芯片CC1101相結合，采用單片機控制，通過(guò)自主靈活的通信協(xié)議和全球ISM頻段通信標準，以及高效前向糾錯信道編碼技術(shù)，實(shí)現了中短距離內準確、穩定、高速的數據傳輸。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳輸；CP2101；CC1101；嵌入式系統

基于USB接口的嵌入式無(wú)線(xiàn)傳輸系統設計在涉及通信接口時(shí)，為了解決PC機串口和并口嚴重不足的問(wèn)題以及方便儀器設備之間的連接，提出了無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)和USB接口相結合的方案。無(wú)線(xiàn)傳輸和USB接口在各自的應用領(lǐng)域都不再是新概念，但將兩者相結合確是一個(gè)較為獨特的設計創(chuàng )新。

1 系統結構總體設計
整個(gè)設計主要實(shí)現基于USB接口的數字無(wú)線(xiàn)RF發(fā)送與接收，系統結構設計如圖1所示，可分為3大部分：無(wú)線(xiàn)RF電路、微控制器電路、USB接口電路。

無(wú)線(xiàn)RF電路的主要功能是將從微控制器送來(lái)的數據按照預設的調制格式送到天線(xiàn)激勵電磁波發(fā)射，并將從天線(xiàn)接收到的調制信號解調得到基帶信號，再送給微控制器。微控制器(AT89C51)電路是整個(gè)設計系統的控制核心，是RF電路與USB接口之間的通信橋梁，同時(shí)也是RF電路的控制芯片，這部分需完成兩大功能：其一是對RF芯片進(jìn)行寄存器配置(通信參數配置)和數字通信，其二是與USB芯片進(jìn)行數據傳遞以及對USB接口通信波特率設置。

2 硬件電路設計與實(shí)現
硬件電路按結構與功能分由3部分組成：無(wú)線(xiàn)RF電路、微控制器接口電路、USB接口電路。
2．1 無(wú)線(xiàn)RF電路
基于CC1101的無(wú)線(xiàn)RF電路設計如圖2所示。

CC1101是TI公司生產(chǎn)的一款高集成度、高靈敏度、多通道UHF收發(fā)機，專(zhuān)為低功耗無(wú)線(xiàn)數據傳輸所設計，特別是用在315／433／868／915 MHz頻點(diǎn)的ISM(工業(yè)、科學(xué)、醫療)和SRD(短距離設備)領(lǐng)域。它的RF收發(fā)器集成了一個(gè)配置非常靈活的調制解調器，支持多種不同的調制方式，其數據傳輸率可達500 kbps，且具有遠程無(wú)線(xiàn)喚醒(WOR)功能。RF芯片CC1101采用的是基于0．18μsCMOS晶體的Chipcon的SmartRF04技術(shù)，它資源開(kāi)放性非常好，外圍電路設計簡(jiǎn)單，特別是這款RF芯片的輸出功率、載波頻率、通信波特率可由控制芯片對相關(guān)寄存器編程更改，設計與應用非常靈活。