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基于MCU和nRF24L01的无线通信系统设计

发布时间:2020-06-30 23:10:38 阅读: 来源:铅笔厂家

摘要 介绍了一种由STC12L5608AD高性能MCU和nRF24L01无线传输芯片组成的网络化无线通讯系统;阐述了系统的硬件电路设计和软件开发关键技术,以及软件的配置要点。实现了多点对单点的双向通讯需求,并通过无线传输方式对单片机EEPROM进行读写操作,保存系统信息。系统运行结果表明,该系统能可靠稳定地实现无线数据传输,达到了预期效果,满足了网络化条件下无线通讯的功能。关键词 无线通讯;STC12L5608AD;nRF24L01;网络化;双向通讯;EEPROM 随着微电子技术的迅速发展,高性能MCU广泛地运用在嵌入式系统中,完成数据的采集、分析、处理与通讯功能。有线模式下的数据通讯系统,由于受时空、环境等因素的制约,不能完全满足所有条件下任务的执行,而通过无线数据传输方式代替有线数据传输,则能很好地解决此类问题。综上论述,文中提出一种基于高性能MCU和nRF24L01的网络化无线通信系统的解决方案,稳定可靠地实现数据传输,满足各种条件的需要。1 系统硬件设计1.1 nRF24L01无线通讯模块介绍 系统选用云佳科技的nRF24L01无线射频收发模块来实现子母机间的通讯,它使用Nordic公司的nRF24L01芯片开发而成,是一款工作在2.4~2.5 GHz世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片,其具有如下性能特点: (1)低工作电源电压,且范围广1.9~3.6 V,体积小巧,能方便集成到各种电子器件。 (2)极低的功耗。当工作在发射模式下发射功率为-6 dBm时电流消耗为9 mA,接收模式时为12.3 mA。待机模式下电流消22μA,掉电模式电流消耗仅为900 nA。 (3)无线速率达到2 Mbit·s-1,SPI接口速率为0~8 Mbit·s-1,具自动应答机制,极大地降低丢包率。 (4)拥有自动重发功能、地址及CRC校验功能。 (5)具有125个可选工作频道,拥有很短的频道切换时间,可用于跳频。 nRF24L01引脚封装如图1所示。

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1.2 STC12L5608AD芯片简介 STC12L5608AD型MCU是宏晶科技新一代低电压增强型8051单片机,该系列单片机具有如下特性:宽工作电压(2.1~3.6 V);具有1个时钟/机器周期的高速性能,比普通8051快8~12倍,可用低频晶振;自带-8路10位AD转换器等;加密性强,无法解密;超强抗干扰、高抗静电、轻松过4 kV快速脉冲干扰(EFT测试)、宽温度范围(-40~85℃);超低功耗,正常工作模式2.7~7 mA,空闲模式1.8mA,掉电模式功耗0.1μA;能在系统编程等。1.3 硬件接口电路 nRF24L01通过SPI接口与外部单片机进行数据交换,CE作为片选端,它与CONFIG寄存器的PWR_UP和PRIM_RX位组合用于选择芯片的工作方式;CSN为芯片内部SPI硬件接口的使能端,低电平有效;SCK为SPI的时钟输入端,MOSI为SPI接口的数据输入端,MISO为SPI接口的数据输出端,IRQ为中断请求端,与单片机的外部中断1相连,当nRF24L01产生中断后IRQ将置低,单片机检测到此中断后通过程序得知其与nRF24L01无线射频模块的数据收发情况。通过单片机与无线通讯模块的硬件连接,从而实现模式控制和数据交换。图2给出两模块的硬件接口设计。整个无线通讯系统由3个模块组成。

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