嵌入式开发 > 详情

基于nRF905模块和51单片机的无线收发系统设计

发布时间:2020-07-06 发布时间:
|

前言

在闭环钻井系统中,要求实时地把井下的信息传递到地面,以实施人工监控。通常情况下该任务由MWD中泥浆压力脉冲发生器来完成。当使用井下动力钻具组合时,近钻头传感器和MWD被动力钻具隔开。传感器无法用线缆与MWD连接,因此要把传感器的信息传送给MWD只能通过无线通信的方法。

本文设计了由C8051F0606单片机和nRF905无线射频器收发组成的一种无线数据传输系统的方案。该系统由发射和接收模块组成,发射模块主要将要发送的数据经单片机处理后,通过nRF905发送出去;在接收模块中,nRF905则将数据正确接收后通过上位机界面显示出来,从而实现短距离井下的无线通信。

无线收发系统硬件设计

nRF905模块简介

nRF905是Nordic VLSI公司推出的单片射频收发器,工作电压为1.9 V~3.6 V,工作于433MHz、868MHz、915MHz 3个ISM频段,频道转换时间小于650μs,最大数据速率为100 kbit/s。nRF905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和GFSK调制器组成。

nRF905 模块的高频头用户接口电路管脚图如图1所示。



图1 nRF905模块的高频头用户接口电路管脚

nRF905模块具有两种工作模式和两种节电模式。工作模式包括:ShockBurst 接收模式和ShockBurst 发射模式;节电模式包括:掉电与 SPI 编程模式、待机与SPI编程模式。

系统硬件设计

本无线收发电路主要由C8051F060单片机和无线射频芯片nRF905组成。系统方框图如图2所示。


图2 无线收发电路系统组成框图

C8051F350是Silabs公司的一款精确混合信号单片机,片内有8通道16bit的S-D型ADC、128倍PGA、电流型DAC以及VREF等模拟外设,可以方便地与温度压力等传感器直接连接。使用电流型DAC对传感器进行激励,传感器的输出信号经片内128倍PGA放大后进行A/D转换,无需额外的信号调理电路。片内8K FLASH,可在线编程和改写,传感器的标定参数可以在FLASH中存储,节省片外存储器。图3为系统硬件电路图。


图3 nRF905与MCU的电路原理图

软件设计

本系统中的无线数据传输主要由无线数据收发器nRF905、C8051F单片机和显示部分组成。nRF905收发器与单片机之间通过SPI口进行通信。因此,软件设计过程中的重点是nRF905数据的发送和接收过程。

nRF905的数据发送过程

发送数据时的工作流程如图4所示。当MCU有遥控数据节点时,接收点的地址 (TX- address) 和有效数据 (Tx- payload) 将通过SPI接口传送给nRF905。设计时应使用协议或MCU来设置接口速度。可用MCU设置TRX-CE,并使TX- EN为高电平来激活nRF905的ShockBurst传输。通过nRF905的ShockBurst可使无线系统自动上电,并完成数据包 (应加前导码和CRC校验码) 的数据码发送。



『本文转载自网络,版权归原作者所有,如有侵权请联系删除』

热门文章 更多
定时器CTC模式的测试