基于MCU和nRF905的低功耗遠距離無線傳輸系統

目前，在遙控遙測、無線抄表、門禁系統、小區傳呼、工業數據采集、無線遙控系統、無線鼠標鍵盤等許多應用領域，都采用無線方式進行遠距離數據傳輸。本文介紹一種采用通用的低功耗單片機MSP430作為主控芯片、具有多信道的單片收發芯片nRF905作為無線收發模塊、利用SPI口實現雙向通訊的無線數據傳輸系統。系統集成了MSP430在低功耗應用方面的優勢和nRF905無線特有的多頻道支持及功耗低、易控制等優點，特別適合于低功耗、小數據量的無線數據傳輸系統。

1 系統的總體結構

系統總體框圖如圖1所示。主控MCU使用TI公司MSP430系列中的 F1491型，射頻收發模塊使用Nordic公司的nRF905實現無線數據收發。除MSP430和nRF905外，系統還提供RS-232接口，可以實現與PC機的通訊，RS-485接口滿足一些通用儀器儀表的要求。根據不同的應用需求，可選擇采用PCB天線或高增益的外置式天線以滿足遠距離的需求。

2 系統主要芯片介紹

MSP430是TI公司推出的16位系列單片機，在電池供電的低功耗應用中具有獨特的優勢。其工作電壓在1.8～3.6V之間，正常工作時功耗可控制在 200μA左右，低功耗模式時可實現2μA甚至0.1μA的低功耗。本系統所采用的MSP4301491系列在單個芯片上集成8通道12位的A/D轉換、 2個16位定時器、2個USART接口、16位看門狗、48個GPIO 端口及2 048KB RAM和60KB的flash，單片即可滿足大多數應用需要。其高效率精簡16 位指令結構可以確保任何任務的快速執行，大多數指令可以在一個時鐘周期內完成；它還具有高級語言編程能力，使軟件開發更為便利[1]。

射頻部分使用Nordic公司的多通道單片收發芯片nRF905[2]。它采用GFSK 調制解調技術，工作電壓為1.9～3.6V，工作于433/868/915MHz 3個ISM頻道。nRF905由頻率合成器、接收解調器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器組成，具有低功耗的Shock Burst工作模式，可以自動完成前導碼和CRC的工作，可由片內硬件自動完成曼徹斯特編碼/解碼，使用SPI接口與MCU通信，配置非常方便。作為射頻發射芯片，其低功耗性能是極為突出。以-10dBm的輸出功率發射時，電流只有11mA，在接收模式時電流為12.5mA。nRF905傳輸數據時為非實時方式，即發送端發出數據，接收端收到后先暫存于芯片存儲器內，外部的MCU可以在需要時再到芯片中去取。nRF905一次發射最多可傳輸的數據量為 32B。天線接口設計為差分天線，便于使用低成本的PCB天線[3]。