射頻技術在糧倉無線監控系統中的應用

無線通信終端由無線收發芯片和微控制器組成。本系統中的無線通信終端采用CC1020為收發芯片，PIC16F73單片機為微控制器。

CC1020是Chipcon公司推出的基于SmartRF技術的全集成無線收發芯片。它工作在402-470MHZ、804-940MHZ等ISM(Industrial, Scientific and Medical)與SRD(Short Range Device)頻段，采用頻移鍵控(FSK)調制，集成鎖相環(PLL)、壓控振蕩器(VCO)、功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)、調制解調器(DEMOD)等功能，具有低電壓、低功耗、高靈敏度、傳輸距離遠、尺寸小等優點，與很少的一些外圍器件搭配就可以設計成強大的具有無線通信功能的嵌入式系統。

PIC16F73是Microchip公司開發推出的低功耗、高性能的8位單片機，采用雙總線結構(指令總線和數據總線分離)和精簡指令結構，具有8Kb的Flash、192字節的片內RAM、串口和SPI接口，很好的滿足了本終端對微控制器的要求。

CC1020有32個引腳，它通過PDI、PDO、PCLK和PSEL這四個引腳與PIC16F73單片機的I/O端口相連，CC1020的應用原理圖如圖2所示。

圖2. CC1020的應用電路示意圖

在對無線通信終端進行印刷電路板(PCB)的設計時，需要注意以下幾個問題：

(1). 雖然CC1020外圍器件少，集成度高，并集成了基帶處理，設計比較方便，但由于高頻電路的特性，加上CC1020的混和電路信號設計，因此PCB的設計直接關系到射頻性能。為了獲得較好的射頻性能，PCB設計至少需要兩層板來實現，PCB分成射頻電路和控制電路兩部分布線。

(2). 為了減少分布參數對性能的影響，在PCB中應該避免長的走線，所有元器件的地線、AVDD連接線、VDD去藕電容必須離CC1020盡可能的近。CC1020的電源必須經過很好的濾波，并且與數字電路的供電分離，在離電源腳AVDD盡可能近的地方用高性能的電容去藕，最好是一個小電容與大電容并聯。

(3). PCB板的頂層與底層最好敷銅著地，把這兩層的敷銅用較多的過孔緊密相連。所有的開關信號與控制信號都不能經過RF_IN和RF_OUT的電感附近。

3.2 無線通信終端的軟件設計

終端的軟件采用專門為PIC單片機設計的C語言CC5X，該語言與ANSI C兼容，并針對PIC單片機進行了優化，能夠為PIC單片機產生優質高效的代碼。由于PIC16F73單片機要實現與用戶以及CC1020的通信和數據打包，因此該軟件借用了Windows系統的消息循環機制設計，采用消息循環的體系結構。這種結構使得程序清晰、可擴展性強、可移植性好。圖3為軟件的程序結構及主循環示意圖。

圖3. 程序結構及主循環示意圖