【正文】 //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 程序編寫的 的注意事項 進行 SPI 寄存器初始 化， 按照你要進行的方式進行設(shè)置。 halSpiWriteBurstReg(CCxxx0_TXFIFO, txBuffer, size)。 程序復位的操作順序如下： （ 1）設(shè)置 SCLK=1 和 SI=0，以避免引腳控制模式造成潛在的問題； （ 2）設(shè)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)。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(guān) 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。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。這樣可以分階段地對單個模塊進行設(shè)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(gòu)成一個完整的控制程序，并對它們進行聯(lián)合調(diào)試即可。 在單片機的軟件設(shè)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(shè)計中常用的方法，這也即俗稱的 “ 化整為零 ” 的方法。 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。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(gòu)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。 5 軟件設(shè)計 軟件設(shè)計相關(guān)技術(shù) 在單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)中，軟件的設(shè)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。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)位用來決定 FIFO 訪問是單字節(jié)還是突發(fā)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。命令濾波立即被執(zhí)行，當 CSn 高時 SPWD 和 SXOFF 濾波是例外。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。共有 14 個命令濾波。通過命令濾波寄存器的選址，內(nèi)部序列被啟動。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。 （ 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。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。通過在地址頭設(shè)置突發(fā)位，連續(xù)地址的寄存器能高效地被訪問。讀 /寫位控制寄存器是讀或者寫。 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。讀寫時序圖如圖 ， SPI 接口定時要求如表 43 所示。這表明電壓調(diào)制器已經(jīng)穩(wěn)定，晶體正在運作中。如果在過程中 CSn 變?yōu)楦唠娖?，則轉(zhuǎn)換取消。本論文單片機用 P2 口與 CC1101。 CC1101 通過 4線 SPI 兼容接口（ SI,SO,SCLK 和 CSn）配置。寫沖突保護 。提供頻率可編程時鐘 。 SPI 主要特點有 :可以同時發(fā)出和接收串行數(shù)據(jù) 。 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。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。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。數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r鐘基于來自主處理器的時鐘脈沖 。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。 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(shè)備和一個或多個從設(shè)備組成，主設(shè)備啟動一個與從設(shè)備的同步通訊，從而完成數(shù)據(jù)的交換。本文通過設(shè)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(shè)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(shè)置后數(shù)據(jù)包格式如圖 所示。 )(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　　　　　　　　?。玻遥停剑矗玻福模粒裕痢　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　???? ?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。 （ 2）通信速率的設(shè)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。 CC1101 工作頻率設(shè)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。 第 21 頁 共 41 頁 21 表 42 無線通信模塊函數(shù)和功能 函數(shù)名稱 函數(shù)功能 SpiWrite (BYTE temp) 執(zhí)行 SPI 寫操作 BYTE SpiRead () 執(zhí)行 SPI 讀操作 SpiWriteReg (BYTE addr， BYTE value) 執(zhí)行 SPI 寫寄存器操作 BYTE SpiReadReg (BYTE addr) 執(zhí)行 SPI 讀寄存器操作 SpiStrobe (BYTE strobe) 執(zhí)行 SPI 寫命令寄存器操作 BYTE SpiReadStatus (BYTE addr) 執(zhí)行 SPI 讀狀態(tài)寄存器操作 SpiWriteBurstReg (BYTE addr， BYTE *buffer， BYTE count) 執(zhí)行 SPI Burst 模式寫寄存器操 SpiReadBurstReg (BYTE addr， BYTE *buffer， BYTE count) 執(zhí)行 SPI Burst 模式讀寄存器操 writeRFSettings ( ) 執(zhí)行 47 個寄存器配置操作 RfSendPacket (BYTE *txBuffer,， BYTE size) 執(zhí)行發(fā)送一個數(shù)據(jù)包操作 BYTE RfReceivePacket (BYTE *rxBuffer, BYTE *lengt) 執(zhí)行接收一個數(shù)據(jù)包操 CC1101 重要參數(shù)配置 要使無線通信模塊能夠進行數(shù) 據(jù)的無線傳輸，不僅要在硬件設(shè)計上有保障，還要對CC1101 內(nèi)部的 47 個普通 8 位配置寄存器（ Configuration Registers）進行正確的配置，由于寄存器比較多，在這一節(jié)只介紹 3 個重要的參數(shù)配置，其它寄存器的配置就不詳細介紹了。另外， CC1101 的內(nèi)部指令也是通過 SPI 接口傳輸?shù)?，這些指令用來關(guān)閉晶體振蕩器，開啟傳輸模式，狀態(tài)轉(zhuǎn)換和電磁波激活等，通 過 SI 寫入特定的字節(jié)使 CC1101 執(zhí)行不同的命令。無論是讀操作還是寫操作，在地址字節(jié)被寫入時， SO 腳上輸出一個芯片狀態(tài)字節(jié)，狀態(tài)字節(jié)包含關(guān)鍵狀態(tài)信號，對 MCU 是很有用的。地址字節(jié)有 8 位，最高位為讀寫位，后七位為地址位。 CC1101 的 SPI 接口的讀、寫操作工作方式如圖 所示。 SPI 接口是一種同步串行通信接口， CSn 是芯片選擇管腳，當該管腳為低電平時， SPI 接口可以通信，反之不能通信。 CC1101 的配置方式 CC1101 具有 14 個命令寄存器（ Command Strobe Registers），訪問這些寄存器將會發(fā)起內(nèi)部狀態(tài)或模式的改變；有 47 個普通 8 位配置寄存器 （ Configuration Registers），配置這些寄存器可以完成系統(tǒng)參數(shù)的選擇；還有 12 個狀態(tài)寄存器（ Status Registers），讀取這些寄存器可以 獲得 CC1101 的狀態(tài)信息。從功耗和傳輸距離考慮，應該選擇 315MHz 或者 433MHz 的工作頻率，但是考慮到工作頻率對 天線的影響，工作頻率越低天線越長，綜合考慮這三方面的因素，最后選擇 433MHz 這一 工作頻率。另外，由（ ）式可知，在發(fā)射功率和接收靈敏度確定時，傳播距離也和工作頻率有關(guān)，工作頻率越低傳播距離越遠，所以也應該選擇較低的工作頻率。 （ 2） 無線通信模塊的 功耗 對本文設(shè)計的基于 CC1101 的無線通信模塊進行了耗電量測試， 理論耗電量 如表 41 所示。通過測試發(fā)現(xiàn)無線通信模塊的通信距離并沒有到達理論的傳輸距離，但這樣的效果能基本滿足 畢業(yè)設(shè)計 的使用。通過編寫程序使 無線 遙控開關(guān)控制器 按鍵發(fā)射數(shù)據(jù)， 無線 遙控開關(guān)接收器 接收到數(shù)據(jù)并通過串口調(diào)試助手軟件進行顯示，逐步加大發(fā)射距離，直到接收不到數(shù)據(jù)為止。對于無線 遙控開關(guān) 產(chǎn)品來說，天線并不會裸露在外面，外面會有外殼的保護，這樣在保證通信效果的前提下，節(jié)約了很多空間 。 PCB 環(huán)形天線的成本較低，但方向性和有效性都不及彈簧螺旋型天線，如果無線 遙控開關(guān) 工作的空間很大，則無線模塊將不能穩(wěn)定可靠的工作。目前市面上常見的天線有四分之一波長天線、 PCB 環(huán)形天線和彈簧螺旋型天線。另外，在實際應用中，一個無線設(shè)備能達到的通信距離，很大程度上和天線的 選取有關(guān)。 由發(fā)射功率 0dBm，接收靈敏度為 93dBm，則傳輸損耗為 dBd B md B mL fs 93)93(0][ ???? 將 Lfs=93dB， f =433MHz 代入（ ）式中，得到 )()( ZMHkmddB ???）（ 計算得出傳輸距離 d =。 在自由空間下電波傳播的損耗為 ）　?。?)(lg20)()]([ Zfs MHfkmddBL ??? 式中， [Lfs]是傳輸損耗， d 是傳輸距離， f 是工作頻率。電波在自由空間傳播時，其能量既不會被障礙物所吸收，也不會產(chǎn)生反射或散射。 4 電路 模塊的 對接 通信距離 的 測試 通信距離和功耗是無線通信模塊兩個重要的性能參數(shù)，根據(jù)本文的設(shè)計，制作了基于 CC1101 的無線通信模塊，并對這兩個重要性能參數(shù)進行實際測試，測試結(jié)果