【導讀】具有精度高、適應環(huán)境能力強、抗干擾強、操作快捷等許多優(yōu)點。對擁有多種家用電器的現(xiàn)代化家庭，設計了一套能夠控制多路用電器的無線遙控開關。現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線收發(fā)及狀態(tài)的顯示。該無線遙控開關電路可控制八路開關，可在中短距離。經(jīng)過試驗驗證，該無線遙控開關操作方便，工作可靠，符合設計要求。促進家居電器的智能化具有重要意義。

　　

【正文】 制。 CC1101 工作頻率設定為 433MHz，無線模塊的晶振頻率為 26MHz，根據(jù) ()式，可計算出三個寄存器的值。 )(]00:23[216 　　　　FREQff x os ec ar r i e r ?? 將所選工作頻率和晶振頻率這兩個值代人（ ）式中得 FREQ[23:0]=1091426=0x10A762,即 FREQ2=0x10,FREQ1=OxA7,FREQ0=0x62。 （ 2）通信速率的設置 根據(jù) CC1101 數(shù)據(jù)手冊可知， MDMCFG4 寄存器中的 DRATE_E 位和 MDMCFG3 寄存器負責無線數(shù)據(jù)傳輸率。無線數(shù)據(jù)傳輸速率越高，傳輸時間越短，本文選擇無線數(shù)據(jù)傳輸速率為 250kbps，根據(jù) ()式，可計算出 MDMCFG4 寄存器中 的 DRATE_E[3:0]位和寄存器 MDMCFG3 的值。 )(2 2_M )256( 38 _E 　　　　　　　x os cD A T A fD R A T ER D R A T E ???? 第 22 頁 共 41 頁 22 由公式（ ）推到 DRATE_E 和 DRATE_M，得到 )5.(2562D R A T E _)4.(2Rl og D R A T E _ED R A T E _ ED A T A220４　　　　　　　　　２ＲＭ＝４２８ＤＡＴＡ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　???? ?x o s cx o s cff 將所選無線數(shù)據(jù)通信速率和晶振頻率這兩個值代入 ()式中，得到 DRATE_E=13，即 DRATE_E[3:0]=0x0D，再通過 ()計算得到 DRATE_M=59，即 MDMCFG3=0x3B。 （ 3）數(shù)據(jù)包格式的設置 CC1101 支持多種數(shù)據(jù)包格式用戶可以根據(jù)需要進行選擇 。本文通過設置[2:0]=010 ， 開 啟 4 個 字 節(jié) 的 前 導 位 ； _MODE[2:0]=011，開啟 32 位的同步字節(jié)，接收時 32 位中需要有 30 位匹配；[1:0]=01，可變長數(shù)據(jù)包同步字節(jié)后的第一個字節(jié)設置數(shù)據(jù)包長度； PKTLEN=0xFF，允許數(shù)據(jù)包最長為 255； [1:0]=10，開啟地址檢查， 0x00 為廣播地址； =1，開啟 CRC 校驗；經(jīng)過以上設置后數(shù)據(jù)包格式如圖 所示。 無線遙控開關 的地址通過 DEVICE_ADDR[7:0]寄存器來設置，最大地址為 255。 圖 CC1101 數(shù)據(jù)包格式 單片機與 CC1101 的 SPI 接 口 SPI（ Serial Peripheral Interface）是一種串行同步通訊協(xié)議，由一個主設備和一個或多個從設備組成，主設備啟動一個與從設備的同步通訊，從而完成數(shù)據(jù)的交換。SPI 接口由 SDI（串行數(shù)據(jù)輸入）， SDO（串行數(shù)據(jù)輸出）， SCK（串行移位 時鐘）， CS（從使能信號）四種信號構成， CS 決定了唯一的與主設備通信的從設備，如沒有 CS 信號，則只能存在一個從設備，主設備通過產(chǎn)生移位時鐘來發(fā)起通訊。通訊時，數(shù)據(jù)由 SDO 輸出， SDI 輸入，數(shù)據(jù)在時鐘的上升或下降沿由 SDO 輸出，在緊接著的下降或上升沿由SDI 讀入，這樣經(jīng)過 8/16 次時鐘的改變，完成 8/16 位數(shù)據(jù)的傳輸。在 SPI 傳輸中，數(shù)據(jù)是同步進行發(fā)送和接收的。數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r鐘基于來自主處理器的時鐘脈沖 。 SPI 模塊為了和外設進行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)外設工作要求，其輸出串行同步時鐘極性和相位可以進行配 置，時鐘極性（ CPOL）對傳輸協(xié)議沒有重大的影響。如果 CPOL=0， 第 23 頁 共 41 頁 23 串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為低電平；如果 CPOL=1，串行同步時鐘的空閑狀態(tài)為高電平。時鐘相位（ CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳 輸協(xié)議之一進行數(shù)據(jù)傳輸。如果CPHA=0，在串行同步時鐘的第一個跳變沿（上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣；如果 CPHA=1，在串行同步時鐘的第二個跳變沿 （上升或下降）數(shù)據(jù)被采樣。 SPI主模塊和與之通信的外設音時鐘相位和極性應該一致。 SPI 總線是 Motorola 公司推出的三線同步接口，同步串行 3線方式進行通信 :一條時鐘線 SCK，一條數(shù)據(jù)輸入線 MOSI，一條數(shù)據(jù)輸出線 MISO。用于 CPU 與各種外圍器件進行全雙工、同步串行通訊。 SPI 主要特點有 :可以同時發(fā)出和接收串行數(shù)據(jù) ?？梢援斪髦鳈C或從機工作 。提供頻率可編程時鐘 。發(fā)送結束 中斷標志 。寫沖突保護 ?？偩€競爭保護等。 CC1101 通過 4線 SPI兼容接口（ SI,SO,SCLK 和 CSn）配置。這個接口同時用作寫和讀緩存數(shù)據(jù)。本論文單片機用 P2 口與 CC1101。在地址和數(shù)據(jù)轉換期間， CSn 腳（芯片選擇，低電平有效）必須保持為低電平。如果在過程中 CSn 變?yōu)楦唠娖剑瑒t轉換取消。當 CSn變低，在開始轉換頭字節(jié)之前， MCU 必須等待，直到 SO 腳變低。這表明電壓調(diào)制器已經(jīng)穩(wěn)定，晶體正在運作中。除非芯片處在 SLEEP 或 XOFF 狀態(tài)， SO腳在 CSn 變低之后總會立即變低。讀寫時序圖如圖 ， SPI 接口定時要求如表 43 所示。 表 43 SPI 接口定時要求 參數(shù) 描述 最小值 最大值 FSCLK SCLK 頻率 100 納秒延遲之間插入地址字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)（單一存?。? 或地址和數(shù)據(jù)之間，數(shù)據(jù)字節(jié)之間（突發(fā)存?。?。 單一接入，地址和數(shù)據(jù)字節(jié)地之間不延遲 突發(fā)存取，地址和數(shù)據(jù)之間，數(shù)據(jù)字節(jié)之間不延遲 — — — 10MHz 9 MHz MHz tsp,pd CSn 低到 SCLK 的正邊緣，功率降低模式下 150us — Tsp CSn 低到 SCLK 的正邊緣，活動模式下 20ns — Tch 時鐘高 50ns — Tcl 時鐘低 50ns — trise 時鐘上升時間 — 5ns tfall 時鐘上升時間 — 5ns Tsd 向 SCLK 的正邊緣建立數(shù)據(jù) 單一存取 突發(fā)存取 55ns 76 ns — — Thd 在 SCLK 的正邊緣之后保持數(shù)據(jù) 20ns — Tns SCLK 到 CSn 高時的負邊緣 20ns — 第 24 頁 共 41 頁 24 圖 配置寄存器讀寫時序圖 SPI接口上所有的處理都包含一個讀 /寫位，一個突發(fā)訪問位和一個 6 位地址的頭字節(jié)一起作用。 （ 1） CC1101 配置寄存器位于 SPI 地址從 0x00 到 0x2F之間。讀 /寫位控制寄存器是讀或者寫。當對寄存器寫時，每當一個待寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)傳輸?shù)?SI 腳時，狀態(tài)字節(jié)將被送至 SO 腳。通過在地址頭設置突發(fā)位，連續(xù)地址的寄存器能高效地被訪問。這個地址在內(nèi)部計數(shù)器內(nèi)設置起始地址。每增加一個新的字節(jié)（每 8 個時鐘脈沖），計數(shù)器值增加 1。突發(fā)訪問，不管是讀訪 問還是寫訪問，必須通過設置 CSn 為高來終止。 （ 2）對 0x300x3D 間的地址來說，突發(fā)位用以在狀態(tài)寄存器和命令濾波之間選擇。狀態(tài)寄存器只讀。突發(fā)讀取對狀態(tài)寄存器是不可取的，故它們每次只能被讀一個。命令濾波可被視為 CC1101 的單字節(jié)指令。通過命令濾波寄存器的選址，內(nèi)部序列被啟動。這些命令用來關閉晶體振蕩器，開啟傳輸模式和電磁波激活等。共有 14 個命令濾波。命令濾波寄存器的訪問和一個寄存器的寫操作一樣，但沒有數(shù)據(jù)被傳輸。就是說，只有R/W 位（置為 0），突發(fā)訪問（置為 0）和六個地址位（ 0x30 和 0x3D 之間） 被寫。一個命令濾波可能在任何其他 SPI 訪問之后，而不需要將 CSn 拉至高電平。命令濾波立即被執(zhí)行，當 CSn高時 SPWD 和 SXOFF 濾波是例外。 （ 3） 64字節(jié) TX FIFO和 64字節(jié) RX FIFO通過 0x3F被訪問。當讀 /寫位為 0時， TXFIFO被訪問，當讀 /寫位為 1時， RX FIFO 被訪問。 TX FIFO 是只寫的，而 RX FIFO 是只讀的。突發(fā)位用來決定 FIFO 訪問是單字節(jié)還是突發(fā)訪問。單字節(jié)訪問方式期望地址的突發(fā)位為 0及 1 數(shù)據(jù)字節(jié)。在數(shù)據(jù)字節(jié)之后等待一個新的地址，因此， CSn 繼續(xù)保持低。突發(fā)訪問方式允許一 地址字節(jié)，然后是連續(xù)的數(shù)據(jù)字節(jié)，直到通過設置 CSn 為高來關斷訪問。 5 軟件設計 軟件設計相關技術 在單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)中，軟件的設計是最復雜和困難的，大部分情況下工作量 第 25 頁 共 41 頁 25 都較大，特別是對那些控制系統(tǒng)比較復雜的情況。 對于 機電一體化的設計人員，往往需要同時考慮單片機的軟硬件資源分配。在考慮一個應用工程項目時就需先分析該系統(tǒng)完成的任務，明確軟硬件個承擔哪些工作，有時，實際上這種情況很多，就是一些任務可用軟件完成，也可以用硬件構成，還需考慮采用軟件或硬件它們優(yōu)勢，一般均以最優(yōu)的方案為首選。象虛定義各輸 入 /輸出（ I/O）的功能、數(shù)據(jù)的傳輸交換形式、與外部設備接口及它們的地址分配、程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的使用區(qū)域、主程序子程序使用的空間、顯示（如有的話）等數(shù)據(jù)暫存區(qū)的選擇、堆棧區(qū)的開辟等等因素。 對于復雜的多任務實時控制系統(tǒng)，要處理的數(shù)據(jù)就非常龐大，同時又要求對多個控制對象進行實時控制，要求對各控制對象的實時數(shù)據(jù)進行快速的處理和響應，這對系統(tǒng)的實時性、 “ 并行性 ” 提出了更高的要求。這種情況下一般要求采用實在時地任務操作系統(tǒng)，并要求這個系統(tǒng)具備優(yōu)良的實時控制能力。 在單片機的軟件設計中，任務很多，程序量很大，一 般都需把程序分成若干個功能獨立的模塊，這也是軟件設計中常用的方法，這也即俗稱的 “ 化整為零 ” 的方法。理論和實踐都證明，這種方法是行之有效的。這樣可以分階段地對單個模塊進行設計和調(diào)試，一般情況下單個模塊利用仿真工具即可將它們調(diào)試好，最后再將它們有機的聯(lián)系起來，構成一個完整的控制程序，并對它們進行聯(lián)合調(diào)試即可。 程序編寫時，首先需對用到的參數(shù)進行定義，和標號的定義一樣，使用的字符必須易于理解，可以使用英文單詞和漢語拼音的縮寫形式，這對今后自己的辨讀和排錯都是有好處的。然后初始化各特殊功能寄存器的狀態(tài)，中斷口的地址區(qū) 定義，數(shù)據(jù)存儲區(qū)的安排，根據(jù)系統(tǒng)的具體情況，估算中斷、子程序的使用情況，預留出堆棧區(qū)，和需要的數(shù)據(jù)緩存區(qū)，接下來就開始編寫程序了。 CC1101 無線收發(fā)程序設計 通過對 CC1101 進行正確的參數(shù)配置，就能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。無線通信模塊接收到無線反饋控制器的命令，然后根據(jù)這些命令 無線遙控開關 進行復位、打包和數(shù)據(jù)包傳輸?shù)炔僮?，其無線收發(fā)程序流程如圖 所示。 當 CC1101 狀態(tài)不正常時可以通過程序控制來復位芯片，復位的時序如圖 所示。 程序復位的操作順序如下： （ 1）設置 SCLK=1 和 SI=0，以避免引腳控制模式造成潛在的問題； （ 2）設置 CSn 為低，然后再拉高； （ 3）保持 CSn 為高至少 40μ s； （ 4）將 CSn 拉低，等待 SO 變低（ CHIP_RDYn）； （ 5）在 SI 上發(fā)送 SRES 命令； （ 6）當 SO 再次變低后，復位工作完成， CC1101 處于 IDLE 狀態(tài)。 第 26 頁 共 41 頁 26 開 始C C 1 1 0 1 初 始 化是 否 有 數(shù)據(jù) 接 收 ？C C 1 1 0 1 設 置為 接 收 模 式是 否 是 配對 地 址 ？是 否 是 本機 地 址 ？是 否 是 復位 命 令 ？將 數(shù) 據(jù) 打 包C C 1 1 0 1 設 置為 發(fā) 送 模 式發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 包M C U 復 位Y NYYYNN N返 回 待 機 狀 態(tài) 圖 無線數(shù)據(jù)收發(fā)流程圖 無線通信模塊的發(fā)射 部分程序 如下 // CC1101 發(fā)送一組數(shù)據(jù) //***************************************************************************** void halRfSendPacket(unsigned char *txBuffer,unsigned char size) { halSpiWriteReg(CCxxx0_TXFIFO, size)。 halSpiWriteBurstReg(CCxxx0_TXFIFO, txBuffer, size)。 //寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù) halSpiStrobe(CCxxx0_STX)。 //進入發(fā)送模式發(fā)送數(shù)據(jù) } //***************************************************************************** 第 27 頁 共 41 頁 27 圖 程序復位時序圖 SPI