基于USB接口的嵌入式無線傳輸系統(tǒng)設計

摘要：為了解決有線數(shù)據(jù)傳輸的線路布放和數(shù)據(jù)通信接口問題，方便儀器設備之間的連接，設計了一種基于USB接口的嵌入式無線傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)把新一代USB接口芯片CP2101與低功耗RF收發(fā)芯片CC1101相結(jié)合，采用單片機控制，通過自主靈活的通信協(xié)議和全球ISM頻段通信標準，以及高效前向糾錯信道編碼技術，實現(xiàn)了中短距離內(nèi)準確、穩(wěn)定、高速的數(shù)據(jù)傳輸。
關鍵詞：無線傳輸；CP2101；CC1101；嵌入式系統(tǒng)

基于USB接口的嵌入式無線傳輸系統(tǒng)設計在涉及通信接口時，為了解決PC機串口和并口嚴重不足的問題以及方便儀器設備之間的連接，提出了無線傳輸技術和USB接口相結(jié)合的方案。無線傳輸和USB接口在各自的應用領域都不再是新概念，但將兩者相結(jié)合確是一個較為獨特的設計創(chuàng)新。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體設計
整個設計主要實現(xiàn)基于USB接口的數(shù)字無線RF發(fā)送與接收，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計如圖1所示，可分為3大部分：無線RF電路、微控制器電路、USB接口電路。

無線RF電路的主要功能是將從微控制器送來的數(shù)據(jù)按照預設的調(diào)制格式送到天線激勵電磁波發(fā)射，并將從天線接收到的調(diào)制信號解調(diào)得到基帶信號，再送給微控制器。微控制器(AT89C51)電路是整個設計系統(tǒng)的控制核心，是RF電路與USB接口之間的通信橋梁，同時也是RF電路的控制芯片，這部分需完成兩大功能：其一是對RF芯片進行寄存器配置(通信參數(shù)配置)和數(shù)字通信，其二是與USB芯片進行數(shù)據(jù)傳遞以及對USB接口通信波特率設置。

2 硬件電路設計與實現(xiàn)
硬件電路按結(jié)構(gòu)與功能分由3部分組成：無線RF電路、微控制器接口電路、USB接口電路。
2．1 無線RF電路
基于CC1101的無線RF電路設計如圖2所示。

CC1101是TI公司生產(chǎn)的一款高集成度、高靈敏度、多通道UHF收發(fā)機，專為低功耗無線數(shù)據(jù)傳輸所設計，特別是用在315／433／868／915 MHz頻點的ISM(工業(yè)、科學、醫(yī)療)和SRD(短距離設備)領域。它的RF收發(fā)器集成了一個配置非常靈活的調(diào)制解調(diào)器，支持多種不同的調(diào)制方式，其數(shù)據(jù)傳輸率可達500 kbps，且具有遠程無線喚醒(WOR)功能。RF芯片CC1101采用的是基于0．18μsCMOS晶體的Chipcon的SmartRF04技術，它資源開放性非常好，外圍電路設計簡單，特別是這款RF芯片的輸出功率、載波頻率、通信波特率可由控制芯片對相關寄存器編程更改，設計與應用非常靈活。