基于USB的無(wú)線(xiàn)傳輸系統設計

引言

　　距離產(chǎn)生了通信的需求，距離的增加對通信提出了更高的要求。和有線(xiàn)通信相比，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)由于其更為方便實(shí)用而越來(lái)越得到更多的應用，實(shí)現無(wú)線(xiàn)傳輸的方案也是多種多樣。本文中設計并實(shí)現了一種應用無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)的單片機系統，該系統中使用USB2.0 接口與上位機相連，將數據傳輸到下位機，數據經(jīng)無(wú)線(xiàn)傳輸后控制手持式便攜設備。應用該系統的教學(xué)仿真器已經(jīng)在實(shí)際中進(jìn)行了應用，且得到了很好的效果。

　　1 系統的設計

　　為了實(shí)現計算機對某些系統的控制，常常使用單片機對下位機進(jìn)行控制，而上位機和下位機之間可以通過(guò)串行接口、并行接口等接口實(shí)現通信。本文中通過(guò)USB2.0 接口實(shí)現了一個(gè)無(wú)線(xiàn)通信系統，系統的連接如圖1 所示。

圖1 無(wú)線(xiàn)傳輸系統連接

　　由圖1 中可以看出，上位機接收用戶(hù)操作，通過(guò)USB2.0接口發(fā)出，傳輸到下位機，數據經(jīng)下位機處理后經(jīng)無(wú)線(xiàn)發(fā)送設備發(fā)出。無(wú)線(xiàn)接收設備接收到發(fā)射出的信號后，將相應的信息顯示在手持設備上，從而實(shí)現了上位機與手持設備之間的無(wú)線(xiàn)通信。這里，在手持設備上使用LED 顯示上位機同步信息，因此，設計出無(wú)線(xiàn)傳輸系統的系統結構圖如下頁(yè)圖2所示。

圖2 無(wú)線(xiàn)傳輸系統結構

　　2 系統的具體實(shí)現

　　2.1 USB2.0 接口轉串行接口的功能實(shí)現

　　由于下位機與上位機的連接采用目前較為流行的USB2.0 接口，以便于廣泛的應用，但是由于下位機所使用的51 單片機不支持USB 接口，只支持標準的雙工串行接口，因此需要在USB 接口與串行接口之間進(jìn)行數據轉換。這里采用FT232BM 芯片[3]完成此項功能。

　　FT232BM 的主要功能是進(jìn)行USB 和串口之間的協(xié)議轉換。芯片一方面可從主機接收USB 數據，并將其轉換為串口的數據流格式發(fā)送給外設，另一方面外設可通過(guò)串口將數據轉換為USB 的數據格式傳回主機。中間的轉換工作全部由芯片自動(dòng)完成，開(kāi)發(fā)者無(wú)須考慮固件的設計。FT232BM 內部主要由USB 收發(fā)器、串行接口引擎USB 協(xié)議引擎和先進(jìn)先出（FIFO）控制器等構成。USB 收發(fā)器提供USB1.1/2.0 的全速物理接口到USB 總線(xiàn)，支持UHCI/OHCI 主控制器；串行接口引擎主要用于完成USB 數據的串/并雙向轉換，并按照USB1.1規范來(lái)完成USB 數據流的位填充/位反填充，以及循環(huán)冗余校驗碼（CRC5/CRC16）的產(chǎn)生和檢錯，USB 協(xié)議引擎管理來(lái)自USB 設備控制端口的數據流；FIFO 控制器處理外部接口和收發(fā)緩沖區間的數據轉換。FIFO 控制器實(shí)現與單片機（如AT89C51 等）的接口，主要通過(guò)2 根數據線(xiàn)P30 和P31 及讀寫(xiě)控制線(xiàn)來(lái)完成和單片機的數據交互。FT232BM 內含兩個(gè)FIFO 數據緩沖區，一個(gè)是128 字節的接收緩沖區，另一個(gè)是384 字節的發(fā)送緩沖區。

　　2.2 無(wú)線(xiàn)數據傳輸的實(shí)現

　　根據系統的設計，無(wú)線(xiàn)數據傳輸部分由無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊和無(wú)線(xiàn)接收模塊兩部分組成，無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊選用GDTX6，它具有功率大發(fā)射頻率穩定不受周邊溫度變化而改變等特點(diǎn)；無(wú)線(xiàn)接收模塊選用GD-R5B，它是VHF/UHF 超高頻無(wú)線(xiàn)數據傳送高品質(zhì)