基于SPCE061A单片机的无线通信系统设计

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基于SPCE061A单片机的无线通信系统设计

作者:郑桂兴

来源:《科技资讯》2012年第28期

摘 要:以凌阳SPCE061A单片机为控制核心,设计并制作了一款具有数字显示及语言播报功能的无线通信系统。文中给出了系统的硬件构成,简述了利用nRF2401进行无线通信的基本原理和实现过程。

关键词:SPCE061A单片机 无线通信系统 nRF2401

中图分类号:TP27 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)10(a)-0003-01 无线通信是当前发展最快的技术之一,与有线相比主要有成本低、携带方便、布线安装简便等特点,现在已经广泛应用于工业、农业、能源、电力、国防等各个领域。目前主要的无线技术有:蓝牙、红外传输、无线局域网(wifi)等。蓝牙主要用于移动设备之间近距离的数据传输,目前价格还比较昂贵;红外数据传输价格低廉,但是仅适合用于点对点的近距离传输,不适合组网;无线局域网技术是以太网的一种无限扩展[1],但由于其硬件实现需要很大的容纳空间,且对计算机的依赖性比较强,限制了该项技术在工业领域的应用。

针对这些问题,本文提出了一种基于SPCE061A单片机的无线通信系统的设计。 整个系统的结构框图如图1所示。 1 控制核心

本系统采用基于upnSPTM为内核的SPCE061A作为控制核心。SPCE061A单片机是16位微处理器,内嵌2KB的SRAM和32KB的FlashROM,无需像51系列单片机那样外接存储器来实现对图形和文本代码的存储,能够满足绝大多数场合的设计需求;拥有多达32位的可编程多功能I/O端口,每个引脚都可以独立编程,使其工作于输入或输出方式;8通道10位A/D转换器,其中一路为音频转换通道,并且内置有自动增益电路;双通道10位D/A转换器,只需要外接功放即可完成语音的播放;另外还集成了2个可自动赋初值的16位定时器/计数器、通用异步串行接口(UART)、看门狗(Watchdog)电路等,进一步简化了外围电路的设计[2]。

另外,SPCE061A的指令系统提供具有较高运算速度的16位×16位的乘法运算指令和内积运算指令,为其应用增添了DSP功能,使得μ’nSPTM家族运用在复杂的数字信号处理方面既很便利,又比专用的DSP芯片廉价。它还拥有较高的处理速度(CPU最高时钟可达

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49.152MHz)使其能够快速地处理各种复杂的数字信号,非常适用于语音处理。同时配合凌阳公司免费提供的语音处理函数库,使得这种微控制器成为设计低成本语音识别系统的理想选择,因此,可称之为语音单片机。 2 无线收发模块的设计

nRF2401是北欧集成电路公司生产的单片射频收发芯片,工作于2.4~2.5GHz ISM频段,输出功率和通信频道可通过程序进行配置,芯片能耗非常低,可以使用同一天线接收两个不同频道的数据,广泛用于多种无线通信场合。

nRF2401的收发模式有ShockBurstTM收发模式和直接收发模式两种。Shock BurstTM收发模式下,数据低速从微控制器送入,但高速(最高1Mbps)发射,可以尽量节能,而且即便使用低速的微控制器也能得到很高的发射速率。本文采用Shock BurstTM收发模式。 ShockBurstTM发射过程使用接口引脚为CE,CLK1,DATA;接收过程中使用接口引脚为CE、DR1、CLK1和DATA,使用SPCE061A单片机的任一输入输出端口即可控制nRF2401进行收发。 程序设计:

nRF2401_Initial(); // 初始化nRF2401A

nRF2401_SetAddress(Address,4); // 设置接收端地址为 00 00 00 01 nRF2401_Mode(1); // 设置nRF2401为发送模式 nRF2401_SendByte(1); //发送数据 Delay_Us(1000); //延时

nRF2401_Mode(0); //设置nRF2401为接收模式

while(nRF2401_RxStatus()==0) //检测判断nRF2401A的接收状态 {*P_Watchdog_Clear = 0x1;}

nRF2401_ReceiveByte(RxData); // 接收到数据 3 语音播报

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将SPCE061A单片机的一路D/A通道外围添加功放SPY0030A(凌阳的一款芯片功能相当于LM386,音质好,可以工作在2.4~6.0V范围内,最大输出功率可达700mW),即可将接收的数据进行播报。 软件设计如下。

整个系统软件由单片机的初始化程序、液晶显示器的显示程序、nRF2401的初始化和收发程序、语音播报程序构成。 4 实验和结论

经测试,在不使用天线、发送和接收端之间无障碍的情况下,数据传输距离在200m左右,若外加天线,则传输距离会大大增加。通过实验验证该无线数据传输系统运行可靠,特别适合于低功耗、小数据量的无线数据传输系统且具有智能程度高、方便进行扩展、功率小和携带方便等特点。 参考文献

[1] 黄婷,施国梁,黄坤.单片机无线通信系统的设计与实现[J].微处理机,2010(6):27-31.

[2] 李晶皎.嵌入式语音技术及凌阳16位单片机应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003:628.

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