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射频无线技术在TPMS中的应用

2010-04-281760柳猛 王大志电子技术

  3.1 nRF905的控制模式

  nRF905有两种激活模式和两种省电模式。

  激活模式包括ShockBurst RX接收模式和ShockBurst TX发射模式。省电模式包括PowerDown andSPI-programming掉电和SPI编程模式和Standby andSPI-programming待机和SPI编程模式。

  TRX_CE、TX_EN和PWR的设置决定了模式的控制,具体的控制如表2所列

  3.2 单片机与nRF905的连接

  nRF905与外界的通信通过一个SPI接口来进行,速率由微控制器设置的接口速度决定。在RX模式中,地址匹配(AM)和数据准备就绪(DR)信号通知MCU一个有效的地址和数据包已经各自接收完成,微控制器即可通过SPI读取接收的数据。在TX模式中,无线通信模块自动产生前导码和CRC校验码,数据准备就绪信号通知MCU数据传输已经完成。

这里采用的是ATMEL公司生产的与8051完全兼容的AT89S52系列单片机,因为要和模块进行通信,而对模块的控制郁是通过nRF905的SPI接口总线来进行的,因为AT89S52没有专门的SPI总线,因此在这里为了和nRF905的无线模块通信则采用单片机的I/O端口进行软件编程模拟SPI的时序来实现SPI接口。这里把用来进行模式控制的(TXEN、TRX_CE、PWR)管脚和SPI接口控制的(MISO、MOSI、SCK、CSN)管脚与单片机的P2端口对应相连,状态输出的(AM、DR、CD)管脚与单片机P3端口的2到4位相连,图2就是单片机与nRF905模块的简单的电路连接。

 

  4 系统的软件设计

  4.1 SPI接口检验

  因为对nRF905的控制都是通过内置的SPI总线来进行的,所以在进行总的程序设计前必须确保单片机等操作系统能够通过I/O口的模拟SPI总线与nRF905内部进行通信。因此本系统设计了一个用来检验SPI接口的程序部分。因为nRF905模块内部有一个配置寄存器,可以通过SPI对其进行写数据和读数据的操作,比较前后结果是否一样还判断SPI操作的正确性。

  如果通过程序操作所得到的数组数据与写入的数据完全相同的话,那么便可以说明进行此操作的nRF905模块的SPI接口一切均正常。

  4.2 无线射频通信的程序设计

  这个系统的重点部分就足无线射通信部分,当采集得到轮胎的压力后,是否能够快速的把数据进行传输是TPMS系统的是否能正常工作的前提和保证。

  无线射频通信分为轮胎部位的发射部分和驾驶室的接收部分。

  当nRF905模块进行发送操作时,其主控单元(本系统中为单片机)通过SPI接口把接收节点的地址和有效数据传送到nRF905模块。

  发送模式的nRF905模块内部将完成:

  (1) 无线系统自动上电;

  (2) 数据包完成(加前导码和CRC校验码):

  (3) 数据包发送(100kbit/s、GFSK、曼彻斯特编码)。

  为了保持系统通信的可靠性,本系统对nRF905的发射部分采用无线数据重发的工作原理,所以这里将TRX_CE设置为一直为高电平。具体的发射流程图如图3所示。

  本系统中的接收部分的主要任务就是不断的检测空中的与本身射频频率相同的射频电磁波,当接收到电磁波后,对应的CD、AM、DR位按先后顺序分别置1,进而开始读写程序。

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