溫室中無線執行器節點的設計

2.2 無線收發芯片nRF905

nRF905是挪威Nordic 公司的產品，是真正的單片無線射頻收發器，工作在433/ 868/915MHz 的ISM 頻段。它由頻率合成器、功率合成器、晶體振蕩器和調制器組成，外圍元件少，不用外加聲表面振蕩器，天線可采用PBC 環形天線或單端鞭狀天線，發射功率最大為10dBm，接收靈敏度為-100dBm。

nRF905 采用Nordic 公司的VLSI ShockBurst 技術。ShockBurst 技術使nRF905 能夠提供高速的數據傳輸而不需要昂貴的高速MCU 來進行數據處理/時鐘覆蓋。通過將與RF 協議有關的高速信號處理放到芯片內，nRF905 提供給應用的微控制器一個SPI 接口，速率由微控制器自己設定的接口速度決定。在ShockBurst RX 模式下，地址匹配(AM)和數據就緒(DR)信號通知MCU 一個有效地地址和數據包已經各自接收完成。在ShockBurst TX 模式下，nRF905 自動產生前導碼和CRC 校驗碼，數據準備就緒(DR)信號通知MCU 數據傳輸已經完成。總之，這意味著降低MCU 的存儲器需求也就是降低MCU 成本，同時又縮短軟件開發時間。

nRF905 有兩種活動(RX/TX)模式和兩種節電模式。活動模式為ShockBurst RX 和ShockBurst TX。節電模式為掉電和SPI 編程、Standby 和SPI 編程。nRF90 工作模式由TRX_CE、TX_EN、PWR_UP 的設置來設置，如表1 所示。

3 無線執行器節點結構與設計

溫室環境參數的控制是由后臺管理系統通過 Internet 發送控制命令到匯聚節點，再由匯聚節點通過多跳傳輸到無線執行器節點，由無線執行器節點根據控制命令來控制相應的控制對象。無線執行器節點主要有LM3S1968 微控制器、光照強度控制、通風控制、溫度控制、灑水控制、CO2 濃度控制、施肥控制和nRF905 無線收發等模塊，如圖2 所示。

3.1 LM3S1968 與nRF905 的電路設計

LM3S1968 提供了兼容SPI 的2 個SSI 接口，故可以將LM3S1968 中的一個SSI 接口設置成SPI 接口形式，從而方便與nRF905 進行數據傳輸。除了SPI 接口與LM3S1968 連接外，nRF905 還有一些引腳需要與LM3S1968 連接，這些引腳是：TX_EN 引腳為TX 和RX 模式選擇、TRX_CE 引腳為使能芯片發射或接收、PWR_UP 引腳為芯片上電、uPCLK 引腳為由晶體振蕩器分頻的輸出時鐘、CD 引腳為載波檢測、AM 引腳為地址匹配、DR 引腳為接收或發射數據完成，它們分別與LM3S1968 的引腳PE3、PE2、PE1、PE0、PF5、PF7 和PG6連接，如圖3 所示。其中，在nF905 工作前，由LM3S1968 通過引腳PE1 發出高電平信號給nF905 上電，之后通過PE2 和PE3 發出TRX_CE 和TX_EN 信號來確定nF905 的工作模式。LM3S1968 通過PF5、PF7 和PG6 來接收nF905 的狀態信號，從而LM3S1968 確定后續工作。