無線數據傳輸后端RFW－D100的原理與應用

引言

短程rf通信是一種比較熱門的通信技術，支持該通信技術的標準很多，如ieee802.11a、hiperlan2、ieee802.15.1（藍牙）、homerf和ieee802.11b（wi－fi）等，但總的來說，支持這些標準的器件不適合低端產品，功耗大，結構復雜、價格高，以色列rf waves公司面向低端市場，推出的rfw102芯片組和rfw302芯片組，符合fcc（美國聯(lián)邦通信委員會）和etsi（歐洲電信標準協(xié)會）的技術規(guī)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－d100數字后端，筆者在以w78le516單片機、rfw102芯片組和rfw－d100數字后端為核心開發(fā)產品時，深感rfw－d100所起的巨大作用：降低了單片機程序的復雜性，節(jié)省了cpu能量和資源。

1 rfw－d100簡介

rfw－d100是為rfw102/rfw302芯片組提供的一個數字后端，它為mcu提供了一個并行接口，使之連到rfw102。在rf應用中，mcu負責mac層的協(xié)議。rfw－d100減少mcu處理mac層協(xié)議的實時要求，使mcu通過一個并行口連接到rfw102，類似于存儲器尋址，它將快速的串行輸入轉換成8位的字節(jié)，使8位的mcu更容易處理。此外，rfw－d100僅使用一個低速率的振蕩器，通過1個16字節(jié)的fifo來緩沖輸入/輸出，使mcu與rfw－d100之間的尋址率更高，mcu不是每次中斷讀寫1個字節(jié)，而是每16個字節(jié)，相比于每字節(jié)的輸入都引起一個中斷，這樣就明顯減少了mcu在讀輸入字節(jié)時的開銷。當使用fifo時，mcu為所有fifo的字節(jié)所付出的開銷與沒有用fifo時僅為1個字節(jié)付出的開銷是一樣的。

2 rfw－d100的結構、工作原理及功能

rfw－d100的結構如圖1所示。

振蕩器模組是rfw－d100的時鐘源，可以不用，直接用一個外部振蕩器去驅動rfw－d100，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(jié)省系統(tǒng)能量。由于在進入前兩種模式前，保存了所有寄存器中的值，所以系統(tǒng)喚醒時間短。rfw－d100有一個預相關器，在數據進行收/發(fā)時，rfw－d100首先檢測/發(fā)送一個預同步頭，目的是啟動接收端的rfw102，以使接收端同步，rfw－d100為維持系統(tǒng)的靈敏性，在進行數據收發(fā)時，當連"0"符號太多時，在傳送端會在數據流中自動加一個"1"符號；而在接收端，rfw－d100會將這個"1"符號自動拿走。rfw－d100能夠根據設置，自動在要發(fā)送的每一信息包中加上附加的crc信息，在接收端也會自動計算crc信息，進行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，wdt通信看門狗可以在任何時候，將mcu從省電模式下喚醒。rfw－d100設置了16字節(jié)的接收/發(fā)送緩沖區(qū)，理論上能使mcu每128μs讀/寫數據，而不是串行情況下的1μs或在有串并轉換的情況下的8μs；rfw－d100的運作以處理各種中斷事件為核心，開發(fā)人員可以根據情況靈活地啟動/關閉中斷，以適應各種環(huán)境。rfw－d100提供了網絡id濾波器和節(jié)點id濾波器，根據網絡地址和節(jié)點地址過濾輸入信息，從而區(qū)別不同網絡和不同節(jié)點間的信息。rfw－d100中使用兩種技術以取得較強的載波偵聽能力：（1）內部比較器rssi（無線信號強度指示）使rfw－d100可以鑒別任何強度的，也可能阻塞其自身的傳送；（2）射頻波網絡偵聽算法，使rfw－d100避免與其本身網絡或同一區(qū)域不同網絡站點的射頻波的沖突，rfw－d100的引腳功能如表1所列。

3 應用

用rfw102芯片組和rfw－d100開發(fā)一套點對多點的無線收發(fā)系統(tǒng)，上位機采用w78le516，通過usb總線與pc相連，通過rfw－d100與rfw102芯片組連接進行無線數據收發(fā)，下位機采用msp430f133，通過rfw－d100與rfw102芯片組連接進行無線數據收發(fā)。開發(fā)過程發(fā)現(xiàn)，目前與sfw－d100，rfw102芯片組相關的文獻中所提供的電路，基本上都是參照產品的數據手冊，參考價值有限。這里，提供了一種上位機無線收發(fā)部分的硬件電路，如圖2所示。

在具體的開發(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rfw102芯片組相應引腳相連。

在mcu的軟件編程中，開發(fā)人員實際要做的是對rfw－d100的各種寄存器進行正確的尋址、寫入控制字、讀/寫數據等，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，僅提出一點需要注意的地方，程序每次數據收發(fā)，都要對相關的控制寄存器進行重新寫入，否則數據不能正常收發(fā)。如下面的程序段，是在發(fā)送數據的前對各控制寄存器寫入的控制字，控制字的具體含義見參考文獻[2]，其中write（…，…）自定義的宏，cs_pin即為圖2中mcu的p1.4腳。

4 結論

使用無線數據傳輸數據后端rfw－d100進行產品開發(fā)，有以下優(yōu)點：更短的開發(fā)時間，更短的上市時間，為其他方面的應用節(jié)省cpu能量和資源，是一個簡單的、標準的，完整的解決方案，開發(fā)人員僅需要做外圍元器件的調整工作。