基于CC1020的無線通信模塊設(shè)計(jì)

CC1020能被設(shè)置成三種不同的數(shù)據(jù)傳輸形式：同步NRZ模式、同步曼徹斯特碼模式和異步傳輸U(kuò)ART模式。這三種模式各有特點(diǎn),同步曼徹斯特碼抗干擾能力最好,但是波特率要低一倍,異步傳輸U(kuò)ART實(shí)現(xiàn)起來最簡(jiǎn)單,但是抗干擾能力最差,而同步NRZ抗干擾能力比UART要好,但稍差于同步曼徹斯特碼,實(shí)現(xiàn)難度也介于兩者之間?？紤]到微處理器基本都支持UART串行通訊,所以選擇了這種模式,經(jīng)測(cè)試效果完全能達(dá)到要求。

CC1020天線選擇

CC1020可以使用多種型號(hào)的天線。近程通信中常使用的天線是單極天線、螺旋型天線和環(huán)形天線。本設(shè)計(jì)使用范圍最佳且簡(jiǎn)單的1/4波長(zhǎng)單極天線。

電源管理

CC1020提供了非常靈活的電源管理,以適應(yīng)電池驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中對(duì)功耗的嚴(yán)格要求。低功耗模式通過MAIN寄存器和POWERDOWN寄存器控制。MAIN寄存器中有獨(dú)立的位,用于控制接收部分、發(fā)射部分、頻率合成器和晶振。這種獨(dú)立控制方式使得各個(gè)應(yīng)用的功耗可以優(yōu)化為最小。由于本設(shè)計(jì)是單獨(dú)的無線通信模塊,所以對(duì)功耗要求不太嚴(yán)格。系統(tǒng)采用5V供電,經(jīng)過NCP500穩(wěn)定輸出3V電壓。

抗干擾措施

無線射頻收發(fā)系統(tǒng)對(duì)電源噪聲很敏感,因此設(shè)計(jì)時(shí)采用了無線射頻部分和其它電路分開供電的方法。高頻器件對(duì)于噪聲敏感,因此給各部分電源加裝了濾波器或穩(wěn)壓器,以減少電源噪聲對(duì)芯片的干擾。另外,對(duì)芯片使用電源監(jiān)控及看門狗電路,以便大幅度提高整個(gè)電路的抗干擾性能。

Chipcon公司提供了射頻部分的電路參考設(shè)計(jì),射頻部分的布局參照了參考設(shè)計(jì)的布局,同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況做了一些改動(dòng),以獲得最佳效果。CC1020的外圍元件很少,其中VCO電感屬于關(guān)鍵器件,選用了高精度電感,布局上也盡可能靠近芯片,并且盡可能使兩個(gè)輸入引腳對(duì)稱,以保證性能。另外,設(shè)計(jì)時(shí)讓晶振與芯片引腳盡量靠近,并用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來,晶振外殼接地并固定,還使用了金屬罩對(duì)射頻部分進(jìn)行了電磁屏蔽。使用以上措施,保證了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

圖2 主程序流程框圖
　
軟件設(shè)計(jì)

通信協(xié)議采用UART格式(一個(gè)開始位,負(fù)載數(shù)據(jù),一個(gè)結(jié)束位),另外,數(shù)據(jù)包前有同步碼,同步碼的作用是使接收端芯片正確識(shí)別UART格式的數(shù)據(jù)。之后要有識(shí)別碼,識(shí)別碼用來標(biāo)志數(shù)據(jù)開始,如果正確收到識(shí)別碼,說明可以正確接收數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不是一定的,則在數(shù)據(jù)包開始部分加一個(gè)長(zhǎng)度碼,或在數(shù)據(jù)包結(jié)尾部分加特定結(jié)束標(biāo)志。為了應(yīng)付無線傳輸中可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,在數(shù)據(jù)包最后加一個(gè)校驗(yàn)碼,這樣就可以根據(jù)應(yīng)用需要選擇丟掉該包或是要求重發(fā)。實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),在數(shù)據(jù)包之后,最好要有１~２個(gè)字節(jié)的冗余碼,否則,最后１個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)很容易受到噪聲干擾,造成錯(cuò)誤識(shí)別。主要流程框圖如圖2所示。
　　　　
結(jié)語

該通信模塊具有成本低、通用性強(qiáng)、可擴(kuò)展性強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)?？蓡为?dú)使用,也可作為系統(tǒng)拓展模塊方便地集成到各種無線測(cè)控系統(tǒng)中。