基于PIC的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)

　　摘要：以PIC單片機(jī)和CC1000為核心器件，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射機(jī)；介紹PIC16C73芯片和CC1000芯片的性能，詳細(xì)討論發(fā)射機(jī)的硬件和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)并予以實(shí)現(xiàn)。

    關(guān)鍵詞：無(wú)線數(shù)據(jù) 傳輸發(fā)射機(jī) PIC CC1000

　　本文介紹以PIC16C73和CC1000為基本部件，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射機(jī)的過(guò)程。

1 PIC16C73及CC1000簡(jiǎn)介

　　PIC16C73是Microchip公司生產(chǎn)的一種高性價(jià)比的8位嵌入式微控制器。CC1000是為在無(wú)線條件下應(yīng)用所設(shè)計(jì)的一種極低功率單芯片射頻收發(fā)器。它主要是為315、433、868和915MHz的ISM和SRD設(shè)備所設(shè)計(jì)，可以編程工作在300～1000MHz范圍之間的任一頻率上。它具有極低的電流消耗、高靈敏度、體積小、低供電電壓、FSK數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)76.8kbps、FSK調(diào)制頻譜修正等特點(diǎn)，它還為用戶提供了簡(jiǎn)單易用的開(kāi)發(fā)包。使用CC1000芯片設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單，不需要使用極少的外部元件、不需要外部射頻轉(zhuǎn)換和中頻濾波器。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射機(jī)框圖如圖1所示。

　　圖中，PIC16C73接收數(shù)字或模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)緩存、組幀后，將數(shù)據(jù)傳送到射頻發(fā)射機(jī)，由CC1000實(shí)現(xiàn)FSK調(diào)制后發(fā)射出去。

　　本設(shè)計(jì)中PIC16C73的振蕩周期為4MHz，指令周期為1μs。CC1000工作在發(fā)射狀態(tài)，發(fā)射頻率306.874457MHz，頻偏64kHz，速率7638Kbps，發(fā)射功率10dBm。發(fā)射數(shù)據(jù)采用自定義幀格式，其格式為：

　　4字節(jié)位同步字—0AAH，0AAH，0AAH，0AAH；

　　2字節(jié)幀同步字（3位0加13位巴克碼）—1FH，35H；

　　1字節(jié)地址或命令；

　　50字節(jié)數(shù)據(jù)。

　　上述57字節(jié)組成一幀，每?jī)蓭g間隔為8.25ms。

3 硬件設(shè)計(jì)

　　單片機(jī)PCI16C73與CC1000的連接如圖2所示。

    單片機(jī)通過(guò)對(duì)3-wire串行設(shè)置接口（PDATA，PCLK和PALE）編程，使CC1000處在不同工作模式下。為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回讀，PDATA必須使能雙向引腳，另一個(gè)雙向引腳被用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)（DIO）的發(fā)送和接收。提供數(shù)據(jù)定位的位置寄存器，完全設(shè)置CC1000需要發(fā)送29個(gè)16位的數(shù)據(jù)幀（7位地址位、1位讀/寫(xiě)位和8位數(shù)據(jù)位）。

    在每個(gè)寫(xiě)循環(huán)中，編程數(shù)據(jù)PDATA線上都發(fā)送16位數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)幀中前7位為地址位，下一位是讀/寫(xiě)位（高電平寫(xiě)，低電平讀），后8位是數(shù)據(jù)。在地址和讀/寫(xiě)位傳送過(guò)程中，程序地址鎖存器使能PALE線必須保持低電平，然后傳送8位數(shù)據(jù)位。PDATA上的數(shù)據(jù)同步在編程時(shí)鐘PCLK的負(fù)沿完成。當(dāng)D0，即8位數(shù)據(jù)位的最后一位已經(jīng)載入時(shí)，數(shù)據(jù)就會(huì)被載入內(nèi)部設(shè)置寄存器，時(shí)序如圖3所示。

    這些設(shè)置寄存器也可被單片機(jī)通過(guò)同樣的設(shè)置接口讀取。7位地址首先被發(fā)送，然后讀/寫(xiě)位被置為低來(lái)，開(kāi)始數(shù)據(jù)回讀，時(shí)序如圖4所示。

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 總體流程圖

　　軟件采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法，圖5是總體流程。

4.2 初始化

　　初始化是一項(xiàng)十分重要的工作，需要分別對(duì)PIC16C73和CC1000兩個(gè)芯片進(jìn)行初始化。由于本設(shè)計(jì)中要完成PC機(jī)與PIC之間的異步通信和PIC的模/數(shù)據(jù)換功能，所以除了PIC16C73的各個(gè)PORT端口外，還應(yīng)對(duì)串行通信接口SCI部件和A/D轉(zhuǎn)換部件等進(jìn)行初始化。在單片機(jī)初始化完成后，通過(guò)它對(duì)CC1000進(jìn)行初始化，使其工作在發(fā)射模式，其流程如圖6所示。

4.3 中斷服務(wù)子程序設(shè)計(jì)

　　PIC16C73有多達(dá)11種中斷源，本設(shè)計(jì)使用了其中的SCI異步接收中斷和A/D轉(zhuǎn)換完成中斷。初始化工作完成后，當(dāng)單片機(jī)通過(guò)SCI接收完一字節(jié)數(shù)據(jù)后就會(huì)產(chǎn)生SCI接收中斷，另外，當(dāng)單片機(jī)完成一次A/D后也會(huì)產(chǎn)生中斷。在產(chǎn)品中斷后，程序即進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，要完成數(shù)據(jù)的緩存、緩存管理及組幀、數(shù)據(jù)傳送工作。

　　緩存管理的目的是使用者能夠清楚地知道當(dāng)前存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的進(jìn)程。具體實(shí)現(xiàn)方法是在PIC16C73通用寄存器里開(kāi)辟一個(gè)數(shù)據(jù)緩存區(qū)，由50個(gè)寄存器組成，同時(shí)自定義收發(fā)數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器RX_IF0和TX_IF0.RX_IF0是接收數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器，其中存放的值表示PIC16C73接收到第幾個(gè)數(shù)據(jù)，每接收到一個(gè)數(shù)據(jù)，就將RX_IF0加1，同時(shí)寄存器地址加1，以便接收下一個(gè)數(shù)據(jù)。當(dāng)RX_IF0的值等于50時(shí)表示接收完一幀數(shù)據(jù)。TX_IF0是發(fā)送數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器，其中存在的值表示PIC16C73向CC1000發(fā)送了幾個(gè)數(shù)據(jù)，PIC每發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)，就把TX_IF0加1。同時(shí)寄存器地址加1，以便發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)。TX_IF0等于50時(shí)，表示已發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)。中斷服務(wù)子程序流程如圖7所示。

　　編寫(xiě)的程序經(jīng)過(guò)調(diào)試，通過(guò)編譯生成機(jī)器碼，將其寫(xiě)入PIC，再將PIC嵌入發(fā)射機(jī)電路，連接正確后，經(jīng)過(guò)調(diào)試達(dá)到了無(wú)線發(fā)射機(jī)的功效。