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电子无线技术之433MHz无线通信

发布时间:2020-07-10 发布时间:
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一、 基本概念 工作频率:433.92MHz 调制方式:ASK/OOK,FSK,GFSK 现有遥控与接收器方案中,多数使用 ASK/OOK 调试方式。ASK 即“幅移键控”又称为“振幅键控”,也 有称为“开关键控”(通断键控)的,所以又记作 OOK(On-Off keyed)信号。ASK 是一种相对简单的 调制方式。幅移键控(ASK)相当于模拟信号中的调幅,不同的是与载频信号相乘的是二进制数码。幅 移就是把频率、相位作为常量,而把振幅作为变量,信息比特是通过载波的幅度来传递的。如下图所 示,ASK 调制方式的典型时域波形,虚线部分表示二进制的 0 和 1,红色实线部分表示调制信号:

二、 国家标准 标准可参考“信部无[2005]423 号 关于发布《微功率(短距离)无线电设备的技术要求》的通知”,要 求如下: (十一)各类民用设备的无线控制装置 不得用于无线控制玩具、模型等。 1.使用频率:314-316MHz,430-432MHz,433.00-434.79MHz 发射功率限值:10mW(e.r.p) 占用带宽:不大于 400kHz 三、 编码与解码 以遥控器为例,在明确调制方式后,需要为遥控器编码方式进行约定。一组遥控编码通常需要包含“引 导码/起始码”、“用户码” 、“数据码” 、 “结束码”、 “重复码”,格式如下:

确定编码组成后需要明确“逻辑 0” 、 “逻辑 1”的表示方法,可以遵循标准的编码方案,也可以进行自 定义。标准编码方案可以使用“曼彻斯特编码”等方案,在自定义编码方案时可以参考下图所示的编码 规则,主要是电平顺序与电平长度的组合。

以遥控的编码为例进行分析,得到如下编码波形:

假设: 高电平长码 + 低电平短码表示逻辑 1 高电平短码 + 低电平长码表示逻辑 0 可以得到该组数据为“0x88 0x03 0xBD 0xB6”。

解码过程是对编码过程的逆向,解码程序需要根据编码方案进行设计。竞品遥控器的解码方案请参考 “参考示例”。
       根据测得的遥控器编码波形可知,433MHz 接收端输出的信号中,电平维持时间有 20ms、9ms、1.6ms、 700us 这几种。使用 1.6ms 高电平 + 700us 低电平表示逻辑 1,700us 高电平 + 1.6ms 低电平表示逻辑 0,9ms 高电平表示引导/起始码,700us 高电平 + 20ms 低电平表示结束码,同时也表示“重复码“”的 起始。
       程序设计中,对 700us 的电平进行检测并计数,要保证做够的容错能力,需要将定时器中断做到 100us 以下,甚至更小,显然使用定时器中断处理时不合理的。
       在本示例中,采用外部中断 + 定时器计数的 方式进行电平长度采样。外部中断采用上升沿和下降沿触发,在中断中根据当前电平切换边沿触发方 式。定时器使用系统时钟(16.6MHz)的 64 分频作为时钟源,具有足够的分辨率,可提高接收机的容错 能力。 数据采样逻辑中,下降沿时判断当前高电平表示的逻辑值,上升沿是对上一步中产生的逻辑值进行确 认,若逻辑值合法则对该逻辑值进行记录,若不合法,这舍弃该逻辑值,并初始化接收机,等待下一次 数据。


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