rs485轉(zhuǎn)化器在無線單體采集模塊的應(yīng)用

時間：2020-01-05作者：深圳宇泰科技有限公司瀏覽：1184

一、硬件設(shè)計

　　(1)無線芯片

　　由挪威某公司推出的單片射頻收發(fā)器**芯片,由頻率合成器、接收解調(diào)器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成,自動處理字頭和CRC(循環(huán)冗余碼校驗)使用SPI接口與微控制器通信,配置非常方便。此外,其功耗非常低,內(nèi)建空閑模式與關(guān)機模式,易于實現(xiàn)節(jié)能。適用于無線數(shù)據(jù)通信、無線報警及安全系統(tǒng)、無線開鎖、無線監(jiān)測、家庭自動化和玩具等諸多領(lǐng)域。片內(nèi)集成了電源管理、晶體振蕩器、低噪聲放大器、頻率合成器、功率放大器等模塊,曼徹斯特編碼和解碼由片內(nèi)硬件完成,*用戶對數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼,因此使用非常方便。

　　(2)無線通信模塊接口設(shè)計

　　無線芯片的通信接口由10個數(shù)字輸入輸出I/O組成,按照工作方式可分為三組:一是模式控制?？梢越M成四種工作模式:掉電和SPI編程模式、待機和SPI編程模式、**模式、接收模式;二是SPI接口。SPI接口由SCK、MISO、MOSI以及CSN組成。其作用:(1)在配置模式下單片機通過SPI接口配置無線芯片的工作參數(shù);(2)在**和接收模式下單片機SPI接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。三是狀態(tài)輸出。其接口提供載波檢測輸出,地址匹配輸出,數(shù)據(jù)就緒輸出。


　　(3)通信rs485轉(zhuǎn)換器接口模塊

　　標(biāo)準(zhǔn)通信接口模塊主要由兩部分組成:RS485轉(zhuǎn)換器模塊和無線通信接口模塊。RS485接口轉(zhuǎn)換器采用485通訊芯片將單片機的TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平。PC機通過RS485轉(zhuǎn)換器讀取相應(yīng)的電池電壓數(shù)據(jù);無線通信接口模塊采用通過單片機的I/O接口模擬SPI總線模式,可以實現(xiàn)與無線芯片之間的雙向數(shù)據(jù)通信。實現(xiàn)對無線芯片的控制從而達(dá)到采集的數(shù)據(jù)可以無線數(shù)傳到其他模塊中,實現(xiàn)電池電壓的無線傳送。

　　(4)電壓采集模塊

　　通過單片機自帶的10位AD轉(zhuǎn)換功能,實現(xiàn)對電池電壓的采集,電池電壓通過運算放大電路接入到AD口,單片機通過運算得出電池電壓的數(shù)字量,并存儲。

二、軟件設(shè)計

 (1) RS485接口通信軟件設(shè)計

　　RS485采用平衡發(fā)送和差分接收方式實現(xiàn)通信:發(fā)送端將串行口的TTL電平信號轉(zhuǎn)換成差分信號A、B兩路輸出,經(jīng)過線纜傳輸之后在接收端將差分信號還原成TTL電平信號。由于傳輸線通常使用雙絞線,又是差分傳輸,所以有較強的抗共模干擾的能力,總線收發(fā)器靈敏度很高,可以檢測到低至200mV電壓。故傳輸信號在千米之外都可以收到。

　　為了適合PC機與單片機之間、單片機與單片機之間的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送,特別設(shè)計為RS485轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)通訊方式,在本機中主機和從機發(fā)送數(shù)據(jù)與接收數(shù)據(jù)均采用中斷方式,主機通過主動發(fā)送獲取電池電壓數(shù)據(jù)查詢命令,從機中斷實時查詢接收寄存器的數(shù)據(jù)長度,判斷是否有新的數(shù)據(jù),進(jìn)而判斷是否是數(shù)據(jù)查詢命令,判斷正確后,從機將數(shù)據(jù)送入到發(fā)送寄存器,將電池電壓數(shù)據(jù)發(fā)送給主機。


 (2) 無線通信軟件設(shè)計

　　無線**芯片的RF協(xié)議相關(guān)的高速信號處理部分已經(jīng)嵌入在模塊內(nèi)部,它可以通過SPI接口,與單片機配合使用,本機采用單片機用IO口模擬SPI總線協(xié)議,速率通過單片機設(shè)計,在RX模式中,地址匹配和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒信號通知單片機一個有效的地址和數(shù)據(jù)包已經(jīng)各自接收完成,單片機可通過SPI通訊讀取接收的數(shù)據(jù)。在TX模式中,無線模塊自動產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC校驗碼,數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒信號通知單片機數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)完成。由于無線芯片內(nèi)部整合了相關(guān)的算法,從而縮短軟件開發(fā)時間。使無線通信的軟件開發(fā)變得簡單易用。

　　1)配置編程

　　系統(tǒng)上電后單片機**配置無線模塊。將相關(guān)的地址信息及載波頻率等參數(shù)配置完成,步驟是先將相關(guān)寄存器設(shè)為配置模式,MCU通過SPI將配置數(shù)據(jù)移入無線模塊中。

　　2)**模式

　　當(dāng)從機檢測完畢電池電壓后,將數(shù)據(jù)保留在緩沖器中,從機單片機將節(jié)點的地址和有效數(shù)據(jù)通過SPI總線傳輸給無線模塊,單片機通過設(shè)置相關(guān)寄存器啟動傳輸,將采集到的電池單體電壓數(shù)據(jù)發(fā)送給主機。

　　3)接收模式

　　主機通過設(shè)置選擇RX模式。無線模塊監(jiān)測載波信號,當(dāng)載波監(jiān)測位置為高,說明收到了目標(biāo)載波,當(dāng)接收到有效地址時,地址匹配位置高。當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)包為有效數(shù)據(jù)(CRC校驗正確)時,數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒位置高。單片機通過SPI總線讀出相應(yīng)的電池電壓數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^RS485轉(zhuǎn)換器傳送給PC機,從而實現(xiàn)電池電壓數(shù)據(jù)的無線傳輸給PC機的過程。


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