基于USB接口的嵌入式無(wú)線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：為了解決有線數(shù)據(jù)傳輸的線路布放和數(shù)據(jù)通信接口問(wèn)題，方便儀器設(shè)備之間的連接，設(shè)計(jì)了一種基于USB接口的嵌入式無(wú)線傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)把新一代USB接口芯片CP2101與低功耗RF收發(fā)芯片CC1101相結(jié)合，采用單片機(jī)控制，通過(guò)自主靈活的通信協(xié)議和全球ISM頻段通信標(biāo)準(zhǔn)，以及高效前向糾錯(cuò)信道編碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了中短距離內(nèi)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、高速的數(shù)據(jù)傳輸。
關(guān)鍵詞：無(wú)線傳輸；CP2101；CC1101；嵌入式系統(tǒng)

基于USB接口的嵌入式無(wú)線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)在涉及通信接口時(shí)，為了解決PC機(jī)串口和并口嚴(yán)重不足的問(wèn)題以及方便儀器設(shè)備之間的連接，提出了無(wú)線傳輸技術(shù)和USB接口相結(jié)合的方案。無(wú)線傳輸和USB接口在各自的應(yīng)用領(lǐng)域都不再是新概念，但將兩者相結(jié)合確是一個(gè)較為獨(dú)特的設(shè)計(jì)創(chuàng)新。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)
整個(gè)設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)基于USB接口的數(shù)字無(wú)線RF發(fā)送與接收，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示，可分為3大部分：無(wú)線RF電路、微控制器電路、USB接口電路。

無(wú)線RF電路的主要功能是將從微控制器送來(lái)的數(shù)據(jù)按照預(yù)設(shè)的調(diào)制格式送到天線激勵(lì)電磁波發(fā)射，并將從天線接收到的調(diào)制信號(hào)解調(diào)得到基帶信號(hào)，再送給微控制器。微控制器(AT89C51)電路是整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)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(duì)RF芯片進(jìn)行寄存器配置(通信參數(shù)配置)和數(shù)字通信，其二是與USB芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞以及對(duì)USB接口通信波特率設(shè)置。

2 硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
硬件電路按結(jié)構(gòu)與功能分由3部分組成：無(wú)線RF電路、微控制器接口電路、USB接口電路。
2．1 無(wú)線RF電路
基于CC1101的無(wú)線RF電路設(shè)計(jì)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(jī)，專(zhuān)為低功耗無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸所設(shè)計(jì)，特別是用在315／433／868／915 MHz頻點(diǎn)的ISM(工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療)和SRD(短距離設(shè)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(diào)制解調(diào)器，支持多種不同的調(diào)制方式，其數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)500 kbps，且具有遠(yuǎn)程無(wú)線喚醒(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(shè)計(jì)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(duì)相關(guān)寄存器編程更改，設(shè)計(jì)與應(yīng)用非常靈活。