一种基于SX1231的无线数传模块的设计

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sx1231用户向导手册

本手册为SX1231提供的daemon 板的安装及使用说明文档，原文为英文文档《SX1231SKB User's Guide》，仅供参考；2.2 安装（要确保在线安装）1：在CD-ROM 中打开驱动盘，安装sx1231starterkitsetup.exe.2: 如果设备提供说明书，那么请参考insert sheet（说明书）的介绍，并且从其提供的网络连接中下载最新版本的软件。

3：按照屏幕上的提示完成安装，安装过程要确保在线安装，这样当安装程序发现你的计算机上没有FTDI 驱动时会自动安装，同时自动安装.NET Framework3.54: 通过USB 桥连接SX1231SKB板和PC ，此时USB桥和SX1231 均由USB 供电5：启动SX1231SKB6：在文件菜单中或者在工具条中点击connect 连接7：此时SX1231SKB 已经安装完毕，并准备好被使用！问题：本人在第一次安装的时候，由于计算机未连入外网，安装成功后，启动时显示无法加载frdi.dll 因为没有安装FTDI 驱动！！如图示：且页面是灰色！问题解决：在线安装一切ok！2.3概述发送和接收的状态由USB 桥板上的一对led灯显示出来3：SX1231 快速启动向导1：通过USB 连接SX1231到PC 上，连接上后桥接板上的USB电源等会点亮2：运行SX1231 用户接口软件 SX1231SKB3：SX1231SKB 会自动连接到用户接口软件上，如果没有点击界面顶部的连接按钮，4：一旦连接成功，SX1231SKB 会显示当上电时默认的SX1231的寄存器配置，如果连接不成功则界面是灰色的，且会在status bar（状态栏部分）提示出错信息！4：SX1231SKB软件描述4.2 Menu ToolBar工具栏包含四组菜单：文件功能工具帮助4.2.1 File Menu 文件菜单1：Connect/Disconnect: 建立或断开SX1231通过USB 桥到PC的连接；这一功能也可以通过点击窗口上的功能按钮实现。

一种弹载传感器数据无线发射模块的设计

ｎＲＦ２４Ｌ０１最高空中速率为２Ｍｂｐｓ，并有自动重发和应答功能，提高了接收数据的准确性。本设计中的ｎＲＦ２４Ｌ０１芯片同天线一起印制在弹载电路
板中，其与数据采集端和数据接收端的Ｃ８０５１Ｆ３４０芯片的接口电路图如图１所示。二者的连接方式为标准接口，通过Ｃ８０５１Ｆ３４０芯片控
中图分类号：Ｅ９２７．５文献标识码：Ａ文章编号：１６７２ — ４８０１（２０１３）０６ — ０１６ — ０４
随着军事科学技术的迅猛发展，弹丸运行和侵彻过程中各种数据的采集在实际应用中变得越来越重要。而考虑到具体运用的过程中，弹载数
数据发送到该发射模块，依托该模块进行数据的无线传输。该模块以ｎＲＦ２４Ｌ０１射频芯片为核心，设计了相应的弹载天线，整个模块在前端主控芯片的控制下进行数据传输。完成了硬件电路、控制程序和射频天线的研制，并对系统进行了模块功能验证实验，实验结果表明：传感器数据的发送和穿透性能参数达到了预期目标，具有较高的应用价值。关键词：弹载；无线传输；ｎＲＦ２４Ｌ０１；射频天线
块的核心控制芯片中，最后通过射频天线将信息以二进制编码的方式发送出去。该模块工作使用的能源为聚合物锂电池，额定电压３．７Ｖ，满足系
统要求。
据采集系统的无线实时传输具有更高的战术意义，因此，在弹载传感器和单片机的协同工作下，如何将采集到的数据精准地通过无线设备传输到接收装置中，成为了此类研究的重点。本文即提

于无线数传模块的工业遥控器的设计

参考文献
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程军 5>0Y3Z &".$;, 单片机应用实践与 . 语言开发 T’U5 北京航空航天大学出版社， !""" 李朝青 5 无线发送 + 接收 >. 芯片及其数据通信技术选编（$ ） T’U5 北京航空航天大学， !""! ［收稿日期： !""#5#5!% ］
图’
遥控发射器硬件结构框图
手持端采用电池供电，所以其功耗就显得十分重要，我们从硬件和软件两个方面实现其低功耗的要求。从器件原则上，一律采用低功耗的 765! 芯片，单片机采用的是低功耗的，高性能的 $<7’8#*7 单片机 =这是 >?@AB 公司的 ’# 位微处理器，其结构简单，编程容易，外围电路少，便于接口，数据采集精度高；其片
" 且 *’!?" 或接收到的 ; 位数据为 $ 时，前 & 位数据送入第 ; 位数据送入 *.AB 中的 =(&，置 => 为 $；否则，这 *(@-，次接收无效，不置位 =>。
下面给出单片机串行口与数传模块的基本通信程序。初始化程序：
*) CD@ $&E *)F.AB CD@ $$E *)F*6/6 CD@ $$E *(@CD@ "%E /G CD@ $.E (G CD@ $CE .G CD@ !"E HG CD@ !!E (/@H CD@ "CE I 波特率放在内部 =/’ 的 "CE 单元 (/@HE> CD@ &<EI (/@HJA CD@ #"EI 6C’) CD@ ,"E >A.$ CD@ $,E .E/=F> CD@ %"E .E/=FA CD@ ;"E A=( >A.$KL!"E JH( 6C’)KL!"E JH( (/@HKL(/@HFJAI 波特率设定为 $!"" JH( (/@HKL(/@HFE> JH( *)F.ABKL"(EI 串口方式 < I 接收及验证程序： MC6F.E/=N B@’ CD@ !(E I 同步符个数值存放在 =/’ 的 !(E 单元 6C’) CD@ !.E =A’O.EN H( PPEKPPEKPPEKPPEKPPEKPPEKPPEKPPEKPPEKPPE H( PPEKPPEKPPEKPPEKPPEKPPEKPPEKPPEKPPEKPPE I!" 字节同步符 ’>’/ H( Q/*HQ ： < 字节密码 R/*HR 允许接收 JH( *)F.ABKL"(EI 串口方式 <， /$： .J=( B@’I 记录连续到同步符 PPE 的个数 /!N S(. *)F*6/6K,K/! I 串口有数据转 /< /<N .J=( => I 清接收中断标志 JH /GK*(@- I 读串口数据 .’) /GKLPPEI 不是同步符转 /$ SBC /$I >B. B@’ I 收到的同步符个数加 $ JH /GKB@’ I 取收到的同步符个数 .’) /GKLPI 未收够连续 P 个 PPE 转 /! SBC /!I 记录收到密码字节数 /#N .J=( B@’ I 密码验证， /PN JH (GKL’>’/I 密码字符首址 JH /GKT(GUI 查表取密码 JH 6C’)K/G I 保存密码

基于MSP430的无线数据传输模块设计

基于MSP430的无线数据传输模块设计汪华章【期刊名称】《西南民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2009(035)004【摘要】The design of the wireless data transmission module is baseds on the CC1100 wireless data transmission chip and MSP430F12x Series MCU , in view of the industry on the demand for wireless data transmission. The CRC and Threshold determination which is integrated within the wireless chip that ensured the reliability of data transmissions . The expansion of MSP430 serial port makes the module versatile in the future design . The experiment has provesd that the module design is stable and reliable,with Highhigh-speed data transmission, low power consumption and high versatile.%针对当前各行业对无线数据传输的需求情况,设计了基于MSP430F12x[1]系列单片机与CC1100无线数据传输芯片结合的无线数据传输模块;利用无线芯片内部集成的CRC校验与阈值判定保证了数据传输的可靠性;通过对MSP430单片机的串口的扩展,使得该模块的通用性更强. 经实验证明该模块设计稳定可靠、数据传输速率高、功耗低、通用性强.【总页数】4页(P817-820)【作者】汪华章【作者单位】西南民族大学电气信息工程学院,四川成都,610041【正文语种】中文【中图分类】TP393【相关文献】1.基于CC2530芯片的ZIGBEE无线数据传输模块设计 [J], 汪振中2.基于EM200模块的无线数据传输系统设计 [J], 温昕煜;初秀琴3.基于MSP430单片机的窄带无线数据传输模块的设计 [J], 党朝发;毕学军;王小振;肖庆;金丽亚4.基于GSM技术的无线数据传输模块设计 [J], 董殿永;周根荣;姜平;左小峰;肖红升5.基于GRM230模块无线数据传输模式下清洁节能控制系统设计、制造与运用[J], 周畅;马兵;赵巍;张鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

SX1231的无线射频收发系统设计研究

初始化程序初始化程序包括STM8L151K2的初始化以及SX1231的收发频率、工作模式、调制方式、数据速率以及数据包处理等寄存器的初始化配置。系统上电后，STM8L151K2处于默认状态，根据系统功能需求重新进行初始化配置。SX1231也处于默认状态，需要进行配置才能工作。SX1231的初始化是一个重要的部分，正确的配置对系统最终的通信性能有很大的影响。数据发送程序无线发送程序流程。完成STM8L151K2、SX1231的初始化后，配置寄存器写入相应的初始化RF控制字；然后通过SPI连续写寄存器向TX FIFO内写入需要发送的数据；再切换到发射模式。当数据发送完后，PacketSent寄存器置1，同时映射的DIO PIN会变成高电平通知MCU数据包发送完成。然后写数据到FIFO，发送，如此循环。直到所有数据发送完成，进入Sleep模式。
SX1231的无线射频收发系统设计研究
中国政府为微功率（短距离）无线电应用增加了868MHz~ 868.6MHz的工作频率。其对无线电设备的射频要求如下：（1）发射功率限值：5mW（e.r.p）；（2）发射信号的占空比限值：1%；（3）载波频率容限：100×10-6；并把该类设备归类于“各类民用设备的无线电控制装置中。从上面的规定中可以看到，该频段可用带宽为600kHz，但并没有明确在该频道使用的带宽，数据速率以及调制方式方面要求，这就给予了应用很大的空间。本文主要是基于868MHz频段的要求，设计了比较简单通用的无线收发系统，该系统可适用于该频段的不同的无线传输应用。SX1231介绍及性能描述SX1231芯片是Semtech公司推出的一款高集成度、低功耗、多频段的UHF RF收发器。其工作电压为1.8V~3.6V，24引脚QFN封装，工作频率包括3155MHz、4335MHz、 8685MHz和915MHz无许可证的ISM频段；内部集成SIGMA-DELTA小数分频锁相环、功率放大器、唤醒定时器、数字调制解调器、66字节的发送和接收数据FIFO、数据包处理、数据加密功能AES，以及6个可配置的DIO等，所有主要的RF通信参数是可编程的，大多数可动态设定。采用16节的FIR通路滤波器，因而有好的选择性；发射功率可编程输出，从-18dBm到+17dBm；有多种调制解调方式：FSK、GFSK、MSK、GMSK和OOK等；SX1231在使用时所需的外部元件很少，1个32MHz的晶振、几个电容和电感就可组成一个高可靠性的收发系统，设计简单且成本低。SX1231在1.2kbps时的灵敏度高达-120dBm，主要用在无线抄表（AMR）、无线传感器网络、家庭和建筑物自动化、无线告警和安全系统、工业监视和控制等领域。无线射频收发系统设计系统总体方案无线射频收发系统的结构框图，由STM8L151K2单片机控制SX1231实现无线数据的收发。发送模块中的STM8L151K2将数据传送给SX1231，然后SX1231对数据进行包格式处理，包括增加前导码、同步字、CRC校验码，如果需要也可以对数据进行加密处理。最后数据包经天线发送给接收模块。接收模块对接收到的射频信号放大、解调、解包之后，再将数据送给主控制器STM8L151K2进行相应的处理，如送显示屏或PC数据处理中心等。该系统包括按键和液晶显示屏等人机交互界面，以及RS232接口，这实现了与PC的通信功能。

基于无线串口模块的文件传输系统设计

图1无线串口通信系统硬件连接软件介绍Visual Studio2010开发代号为“Rosario”，与Visual Studio表1串口数据发送格式在发送文件时，需要发送文件名，以便接收端可以得到默图2串口接收程序流程正确读取文件名及文件内容后，按照所选路径创建新的默认文件名为收到的文件名，也可修改。

将文件内容写完成文件保存。

在接收过程中，设置进度条用以显示接收进度。

应用的主要函数如下：savefile(m_savefilePath,CFile::modeCreate|CFile::在所选路径下调用构造函数创建一个新文件，打开文件并写入数据savefile.Write(result,strlen(result));//将恢复出的文件内容表示计算内容大小图3程序界面设计操作流程①通信双方在通信前应设置相同的串口波特率，P900线串口通信模块的空中信息传输速率为115200bps，因此设置串口波特率都为此值，串口号依据各自通信模块占用的端口号为准，该号可在设备管理器的端口选项中进行查询。

“打开串口”按钮，串口被打开，串口号和波特率2个组合框变为只读，按钮上的文本显示为“关闭串口”，若再点击该按钮，则串口关闭，串口号和波特率2个组合框变为可编辑，按钮上的文本显示为“打开串口”。

②点击“打开文件”按钮，选择要发送的文件，弹出发送文件对话框，点击确定，则打开文件，文件名显示框中显示将要图7高精度信号时序温度稳定性测试激光器最佳工作温度为30℃，测试过程中，连续工作图8温度稳定性测试上接第64页)接收端接收到文件后，弹出是否接收的提示窗口，则不接收；若同意，则表示接收文件，弹出保存文件对话点击保存，则保存该文件。

进度条显示接收进度，接收完成弹出文件已保存提示。

点击“打开所在文件夹”按钮，弹出文件所在文件夹；“打开文件”按钮，显示文件。

结束语。

一种基于LoRa技术的无人机数传模块设计

一种基于L o R a技术的无人机数传模块设计*史振,崔恒荣,赵丹阳,刘涛,王煜伟,杨威,焦劲华,荆玉香(东华大学信息科学与技术学院,上海201620)*基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助(2232019D 354)㊂摘要:设计了一种基于L o R a 技术的无线数传模块,该模块以S X 1278为射频芯片,S TM 32H 743为主控芯片㊂针对L o -R a 的半双工通信,设计了一种同步时分数据收发机制,实现远距离实时双向通信㊂同时提出了模块自适应发射功率的方法,实现了模块功耗的降低㊂实测结果显示,模块发射功率为17d B m ,功耗为287.1mW ,模块可靠通信距离达4.6k m ,模块重量小于3g ㊂关键词:S X 1278;S TM 32H 743;远距离实时通信;L o R a中图分类号:T N 914.42 文献标识码:AD e s i g n o f U A V D a t a T r a n s m i s s i o n M o d u l e B a s e d o n L o R a T e c h n o l o g yS h i Z h e n ,C u i H e n g r o n g ,Z h a o D a n y a n g ,L i u T a o ,W a n g Y u w e i ,Y a n g W e i ,J i a o J i n h u a ,J i n g Y u x i a n g(S c h o o l o f I n f o r m a t i o n S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ,D o n g h u a U n i v e r s i t y ,S h a n gh a i 201620,C h i n a )A b s t r a c t :I n t h e p a p e r ,a w i r e l e s s d a t a t r a n s m i s s i o n m o d u l e b a s e d o n L o R a t e c h n o l o g y i s d e s i gn e d .T h e m o d u l e u s e s S X 1278a s t h e r a d i o f r e q u e n c y c h i p a n d S TM 32H 743a s t h e m a i n c o n t r o l c h i p .A i m i n g a t L o R a 's h a l f -d u p l e x c o mm u n i c a t i o n ,a s yn c h r o n o u s t i m e -d i v i s i o n d a t a r e c e i v i n g a n d s e n d i n g m e c h a n i s m i s d e s i g n e d t o r e a l i z e l o n g -d i s t a n c e r e a l -t i m e t w o -w a y co mm u n i c a t i o n .A t t h e s a m e t i m e ,a m e t h o d f o r m o d u l e a d a p t i v e t r a n s m i s s i o n p o w e r i s p r o p o s e d ,w h i c h r e d u c e s t h e p o w e r c o n s u m pt i o n o f t h e m o d u l e .T h e m e a s u r e d t r a n s m i t p o w e r o f t h e m o d u l e i s 17d B m ,t h e p o w e r c o n s u m p t i o n i s 287.1mW ,t h e r e l i a b l e c o mm u n i c a t i o n d i s t a n c e o f t h e m o d u l e i s u p t o 4.6k m ,a n d t h e w e i gh t i s l e s s t h a n 3g .K e yw o r d s :S X 1278;S TM 32H 743;l o n g -d i s t a n c e c o mm u n i c a t i o n ;L o R a 0 引言微型无人机体积小㊁飞行速度慢㊁有效载荷小,无法像大型飞机一样使用大容量电池及大型天线,且需将微型无人机的状态数据实时传回地面㊂因此,保证无线数传模块的通信距离㊁降低模块功耗及重量引起了国内外研究学者的广泛关注㊂目前市场上销售的微小型无人机续航能力在30分钟左右,部分甚至只有十几分钟的续航能力[1]㊂这对于微型无人机的实际使用是远远不够的㊂针对无人机无线数传模块,国内外学者设计了不同的数传模块㊂参考文献[2]基于O F D M 全数字调制解调技术及M P E G 2/M P E G 4数字压缩编码技术设计了一款功率范围为500mW~1W ㊁通信距离为3k m ㊁整机重量为500g 的模块㊂该数传模块遇到障碍物时通信质量差㊁丢包率高,难以满足无人机飞行时的通信质量保障㊂参考文献[3]以S X 1276为射频芯片,采用低功耗微处理器S TM 8L 151为主芯片并移植了C o n t i k i 嵌入式操作系统设计了一款发射功率为20d B m ㊁住宅区通信距离为560m 的无线数传模块㊂该模块通信距离短,难以满足无人机的远距离飞行需求㊂参考文献[4]利用G M 8125芯片㊁无线通信G S M M O -D E M M C 35和HM R 3300传感器设计了一款小型无人机数据采集与通信系统,模块的数据传输速率为4800b ps ㊂该模块数据传输速率低,难以满足无人机采用的MA V L i n k协议对数据传输速率的需求㊂现有的无人机数传模块存在通信距离近㊁通信质量差㊁数据传输速率低㊁模块体积大㊁模块重㊁功耗大等方面问题㊂本文对以上现状和问题进行分析,设计了一款基于L o R a 技术的无线通信模块㊂L o R a 是一种基于扩频技术的远距离无线传输技术,相比传统的F S K 调制,在传输相同的数据时通过扩频因子增加了一定倍数的数据量,从而达到降低误码率的要求,实现了高稳定性㊂此外它还兼顾了F S K 调制所拥有的优秀性能,保持着低功耗特性,同时通信距离还有明显的增加,实现了低功耗和远距离的统一[5]㊂但L o R a 是半双工通信,无法同时收发数据,难以满足无人机与地面端的实时双向通信要求㊂针对此问题,本文提出了一种同步时分数据收发机制解决该问题㊂1 模块设计1.1 无线通信链路计算MA V L i n k (M i c r o A i r L o o v e r L i n k )是一种专门为无人机通信系统设计的通信协议㊂MA V L i n k 协议可以工作在2.4G H z ㊁433MH z 波段,兼容传统无线发射设备,能够全双工工作,可完全满足一般微小型无人机的通信需求㊂无线信号在空气中传输的损耗为:L o s =32.44+20l g D k m +20l gF (MH z )即传输频率越高,传输损耗越大,或者说在同样传输损耗情况下,传输距离与频率成反比,即频率越高,传输距离越短㊂目前的2.4G H z 设备信号传输距离短,一般为10~100m ,可靠通信距离为10m ,传输过程衰减大,信号穿透㊁绕射能力弱,信号易被物体遮挡㊂433MH z 信号强,传输距离长㊁穿透㊁绕射能力强,传输过程衰减较小[6]㊂根据无线传输距离公式如下:D=10P -S e n -l o s s -32.44-20ˑl o g 10F20其中D 为传输距离,P 为发射功率,S e n 为接收灵敏度,l o s s 为介质损耗,F 为中心频率㊂本文设计的模块L o -R a 的F 为433MH z ,S e n 为-125d B m ,l o s s 为35d B ,发射功率为17d B m ㊂D=1017d B m-(-125d B m )-35d B -32.44-20ˑl o g 1043320=12.3k m理论上本文设计的L o R a 模块最远传输距离为12.3k m ,满足无人机飞行距离的需求㊂微型无人机采用MA V L i n k 协议对数传模块空口传输速率的最低要求为10k b ps ㊂L o R a 的有效传输速率公式为:R b =SF ˑC R2S F B Wbi t s /s 其中R b 为有效传输速率,C R 为编码率,S F 为扩频因子,B W 为带宽[7]㊂本文中设计模块的C R 为4/5,S F 为7,B W 为500k H z㊂该模块的理论有效传输速率为:R b =7ˑ4/527500k H z=21.875k b p s 该值满足微型无人机采用的MA V L i n k 协议对数据传输的空口速率要求㊂1.2 M C U 模块设计M C U 模块如图1所示㊂使用了温补晶振T C X O 5032,具有高稳定性㊁高精度和低功耗,稳定性较普通晶振要高,可以起到温度补偿的作用,防止晶振工作时温度过高产生不良现象,保证时钟的稳定性和精准性㊂M C U 通过S P I 接口实现与射频芯片之间的通信,完成射频芯片寄存器配置及数据通信,通过串口与上位机㊁飞控模块之间进行数据上传下达㊂图1 M C U 模块设计图1.3 射频模块设计L o R a 射频模块电路如图2所示,为半双工模式㊂通过P E 4259射频S w i t c h 进行数据收发的切换,其插入损耗较低为0.35d B ,隔离度为30d B ㊁回波损耗为22d B ㊁开关时间低为1.5μs ㊂当P E 4259的P i n 6引脚接入高电平后由P i n 4引脚单独控制㊂图2 射频模块电路电路制板时采用的是B G A 封装,如图3所示,模块体积小,存储空间大,重量轻㊂另一方面B G A 的芯片引脚是由中心向外引出的,缩短了信号的传导路径,减小了信号的损耗,提高了芯片的抗干扰和抗噪声性能㊂图3 B G A 模块实物2 数据收发机制及自适应发射功率设计2.1 同步时分数据收发机制设计本文利用定时器中断㊁D MA 中断㊁I /O 引脚中断和同步数据包设计了一种同步时分数据收发机制㊂将模块通信时间分成短的时间段,每个时间段内,按需求分配模块发送和接收时间,两个数传模块通过同步数据包保持一发一收状态㊂在定时器中断处理中进行同步数据包发送,同步数据包内含当前模块缓存数据大小㊂模块发送或接收到同步数据包时进行收发状态切换,并根据收发模块缓存数据大小设置下一段时间内模块收发时间占比㊂数传模块的M C U 通过D MA 接收无人机机载飞控模块发送的MA V L i n k 数据包,MA V L i n k 数据包大小从十几个字节到一百多字节不等㊂在D MA 中断处理中对数据进行处理,每256个字节作为一包,进行数据发送或缓存㊂利用L o R a 芯片的D I O 0引脚中断进行数据发送,将发送的数据包以每64字节为一帧,若发送数据帧为数据包的最后一帧,则判断同步数据包标志是否为1,若为1则切换为接收模式,否则进行缓存数据包发送㊂模块利用定时器进行数据接收,在定时器中断处理中判断同步数据包标志,若为1则进行同步数据包发送并切换收发状态,否则进行数据接收㊂2.2 自适应发射功率设计为了降低模块双向实时通信中的功耗,对S X 1278的工作模式进行了相应的设计㊂通过设置主从机模式发送心跳包和应答包,实现模块自适应发射功率设置㊂无人机端为主机,地面遥控端为从机㊂主机以固定频率给从机发送心跳包,从机收到心跳包后,根据收到心跳包的R S S I 值设置发射功率大小,并将该功率大小以应答包回传给主机,主机收到回传包后进行相应的功率设置㊂功率设置的原则是随距离和路径损耗的增加提高模块发射功率,既保证了远距离时模块的发射功率需求,也降低了近距离通信时模块的功耗㊂3 模块测试模块的质量小于3g ,为充分评估无线数传模块的性能,对模块发射功率㊁功耗㊁R S S I 值㊁数据通信距离进行了测试㊂利用频谱分析仪对射频芯片的发射功率进行测试,发射功率为16.77d B m ,如图4所示,模块的R S S I 值通过串口打印到P C 机㊂实验测出不同通信距离下射频芯片的发射频率㊁模块功耗及通信的R S S I 值,如表1所列,实验测试结果符合自适应发射功率的设置㊂表1 模块测试数据表通信距离/m 射频芯片发射功率/d B m 模块功耗/mW R S S I 值300017297-12550013115-125100785-125图4 发射功率测试数传模块的可靠通信距离决定了无人机的最大飞行距离,实验将数传模块与飞控模块连接固定于无人机上,在五里河对数传模块的可靠通信距离进行测试,地面用相同的数传模块进行接收㊂实测模块通信距离达到了4.6k m ,如图5所示㊂利用Q G r o u n d C o n t r o l 查看飞行时通信丢包率,如图6所示,丢包率为6%,满足无人机的飞行距离与通信质量的要求㊂图5 实验测试场景与距离4 结语本文基于L o R a 技术提出了同步时分数据收发机制和自适应发射功率方法,设计了一款低功耗㊁重量轻㊁远距离实时双向通信的无线数传模块㊂测试结果表明,模块发射功率为17d B m 时,功耗为287.1mW ,模块可靠通信距图6 模块通信丢包率离达4.6k m ,模块重量小于3g ,符合无人机微小型化趋势,在满足通信距离要求的前提下,减小了模块功耗和重量㊂参考文献[1]金伽忆,朱烨,曾舒婷,等.小型多旋翼无人机续航问题研究[J ].电脑知识与技术,2017,13(16):197199.[2]朱洁,戴慧,王洪强.无人机无线通信传输系统的设计[J ].电子世界,2020(3):188189.[3]资文彬,董楚楚,曹康.L o R a 无线数据传输模块的设计与实现[J ].集成技术,2018,7(3):5461.[4]龚晓莉,李健.小型无人机数据采集与通信系统的设计与实现[J ].微计算机信息,2007(34):100101,124.[5]卢晓莹.远程海洋网络监测系统设计与实现[D ].厦门:厦门大学,2016.[6]M a r j a n i S .F u n d a m e n t a l s o f C o mm u n i c a t i o n S ys t e m s [J ].T r a n s a c t i o n s o f t h e K o r e a n S o c i e t y o f M e c h a n i c a l E n gi n e e r s A ,2013,30(4):457464.[7]程亚军.基于L o R a 技术远距离无线通信模块的研究与设计[D ].重庆:重庆邮电大学,2018.史振,主要研究方向为嵌入式系统开发㊁L o R a 技术应用;崔恒荣(硕导),主要研究方向为5G 通信毫米波技术㊁微波/毫米波近程探测技术㊁嵌入式智能微系统㊂(责任编辑:薛士然收稿日期:2020-10-16) [5]丁梦遥,魏霞.基于单片机操作平台的数据采集网关的设计[J ].现代电子技术,2019,42(1):2832.[6]张鑫,李琰,王文斌,等.电动汽车充电预约配对算法研究[J ].电气工程学报,2020,15(2):1823.[7]杨皓东.基于M o d b u s 的用电信息采集子系统设计与实现[D ].成都:电子科技大学,2019.[8]邓浩然,刘磊,马亚辉,等.N B I o T 的物联网温度监测云平台服务系统设计[J ].单片机与嵌入式系统应用,2020,20(5):4750.张鑫(硕士研究生),主要研究方向为电动汽车充电调度;李琰(硕士生导师),主要研究方向为智能电网㊁无线传感网㊁无线通信等㊂(责任编辑:薛士然收稿日期:2020-09-07)。

一种基于SX1231的无线数传模块的设计

一种基于SX1231的无线数传模块的设计李恒焕;隋振中【摘要】介绍了SX1231芯片的功能和特点,给出了一种基于SX1231芯片的无线数传模块的硬件和软件设计,通过该透明无线数传模块的灵敏度试验和应用实例,说明基于SX1231的无线模块的设计切实可行.【期刊名称】《河南机电高等专科学校学报》【年(卷),期】2011(019)002【总页数】4页(P5-8)【关键词】无线通信;射频收发芯片;SX1231;数传模块【作者】李恒焕;隋振中【作者单位】中国海洋石油总公司,北京,253000;北京和协航电科技有限公司,北京,100012【正文语种】中文【中图分类】TN919.72随着射频技术、集成电路技术的发展，大量容易使用的、几乎不需要增加多少外围分立器件就可以设计成一个无线收发器的无线射频芯片被研制出来。

目前常用的有Nordic公司生产的nrf903，TI公司生产的CC1000，ADI公司生产的ADF7021以及SEMTECH公司生产的S＝1231，这些芯片各有特点，在某些关键性指标上有一定的差异，其中前三种芯片支持几十K的无线通信数率和最大10dB的发射功率，前两种芯片的接收灵敏度比S＝1231平均低6dB左右，第三种芯片的接收灵敏度虽然与S＝1231的灵敏度相当，但是通信数率和发射功率低于S＝1231。

1 S＝1231芯片简介S＝1231是美国SEMTECH公司生产的射频收发芯片，将无线发射与接收功能集成在单一的QFN－24芯片上，芯片内集成了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制、FSK解调、VCO等电路，具有高速率、超低功耗等功能。

可以工作在包括 433MHz、868MHz和915MHz无需牌照的ISM(工业、科技、医疗)频段的很宽频带范围内。

其高集成度的体系结构只需极少的外部元件即可获得最大的设计灵活性，所有主要的通信参数都是可编程的，而且其中大部分可以动态设置。

全集成频率综合器的分辨率达到61Hz。

ZigBee无线数据传输模块的设计与实现

ZigBee 无线数据传输模块的设计与实现吕鑫, 王忠(四川大学电气信息学院,四川成都 610065)摘要:利用ZigBee 实现无线传输数据,介绍了ZigBee 技术,提出一种基于ZigBee 无线数据传输模块的设计方案,设计出无线模块的硬件系统和软件系统,实现了Zig Bee 模块与上位机的通信过程.实践证明,利用Zig Bee 技术传输数据具有功耗低、时延小、体积小、耗资少、安全性高、灵活性强等优点.关键词:短距离无线通信;Zig Bee;CC2430中图分类号:TN965.T 文献标识码:A 文章编号:1001-2443(2010)04-0332-04引言随着二十一世纪社会经济和现代科技的迅速发展,人们对能够随时随地提供信息服务的无线通信的需求越来越迫切.短距离无线通信技术作为成为无线通信技术领域的一个重要分支,在诸多无线数据传输中的应用已经越来越广泛.作为一种新兴的短距离无线通信技术,ZigBee 技术以其显著的特点和广阔的市场前景,已经得到了人们越来越多的关注,成为当前国内外无线技术研究的热点.ZigBee 是一种短距离、低速率、低功耗、低成本和低复杂度的双向无线通信技术,它工作于无需注册的2.4GH z 国际免费频段ISM(Industrial Scientific M edical Band).ZigBee 的传输速率为10kbps-250kbps,传输距离为10-100m,具有电池寿命长、应用简单、可靠性高及组网能力强等特点.主要适用于无线传感器网、自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备中,同时支持地理定位功能[1].图1 硬件工作原理框图1 总体设计ZigBee 无线数据传输模块的硬件设计框图如图1所示.为了实现无线数据传输模块的硬件基础架构,将硬件设计分为四部分:无线收发电路、电源电路、JTAG 电路和串口转换电路.在这里,设计了串口转换电路,可以实现RS232串口数据转换.因此,可以实现无线模块与PC 机之间的串口数据通信.无线收发电路是本次硬件设计的核心,而JTAG 电路主要实现对CC2430的编程和测试.2 硬件设计本次设计的无线通信模块采用射频芯片CC2430.该款芯片以强大的集成开发环境为支持,内部线路的交互式调试遵从IDE 的IAR 环境.它是Chipcon 公司推出的用来实现嵌入式ZigBee 应用的片上系统,它支持2.4GHz IEEE 802.15.4协议,结合一个高性能2.4GHz DSSS(直接序列扩频)射频收发收稿日期:2009-09-05基金项目:国家自然科学基金项目(49901013);中国博士后基金项目(2005038615).作者简介:吕鑫(1983-),男,四川成都人,硕士研究生,研究方向:信号与信息处理.第33卷4期2010年7月安徽师范大学学报(自然科学版)Journal of Anhui Normal University (Natural Science)Vol.33No.4Jul .2010器核心和一颗工业级小巧高效的8051控制器.CC2430芯片在单个芯片上整合了ZigBee 射频(RF)前端、内存和微控制器.它使用1个8位M CU (8051),具有32/64/128KB 可编程闪存和8KB 的RAM ,还包含模拟数字转换器(ADC)、几个定时器(Timer)、AES128协同处理器、看门狗定时器(Watchdog Timer)、32kH z 晶振的休眠模式定时器、上电复位电路(Power On Reset)、掉电检测电路(Brow n Out Detection)以及21个可编程I/O 引脚.本次设计的无线收发模块电路包括CC2430芯片及其相关外围电路,该芯片只需要配合少数的外围元器件就能实现信号的收发功能.为了实现节点模块与计算机的通信,设计了RS232电平转换电路,这里采用了电平转换芯片MAX232来实现串口连接.同时,选用了AH805升压稳压器,这样就可以将干电池提供的3V 电压变压至5V,满足MAX232电路的供电.而3V 电压为CC2430模块和JTAG 模块提供稳定电压.此外,这里还设计了一个复位电路,通过复位开关可以进行手动复位,复位电路与CC2430的引脚10连接,且低电平有效.整体的ZigBee 无线模块硬件设计图如图2所示.图2 ZigBee 无线数据传输模块整体硬件设计图在设置串口收发时,设置为串口0位置1,也就是设置串口P0.2、P0.3、P0.4、P0.5分别用做RXD 、T XD 、CTS 、RTS,P0.2、P0.5做接收输入端,P0.3、P0.4为发送输出端.整个CC2430模块与计算机的串行通信过程如下:计算机将RS-232串口数据通过R1IN 和R2IN 传输到MAX232,由M AX232将RS-232数据转换成TTL 数据,再通过R1OUT 和R2OUT 传送到CC2430;同时,CC2430通过P0.3和P0.4将数据传送给MAX232,由MAX232将TT L 数据转换成RS-232数据,再通过T 1OUT 和T2OUT 将数据传送给计算机.3 软件设计本次软件设计主要分为两部分,一部分是在CC2430上通过异步串行接口向PC 机发送数据,另一部分是通过串口接收数据,对数据进行处理后,再将处理后的数据发送给PC 机.而串口接收处理并发送数据的程序,主要涉及到对中断服务程序的调用,对接收数据的处理后再发送.这里的串口发送子程序首先是判断数据是否发送完毕,没有发完才继续发送数据,发送数据时先把数据送入串口0的数据收发缓冲器(U0DBUF),CC2430模块的串口通信是只要你不停放数据到U0DBUF 就行,当然事先要设置好你所需要的串口,具体的数据发送是由硬件完成,编程的时候不需要考虑这些.因为CC2430的内核是一个51核,所以每次的传输都是一个字节一个字节的,也就是说每次只能一个字母一个字母的发送数据.在这里,发送函数做了个等待中断标志的处理,也就是送一个字节到缓冲器,需要等待中断的产生,当中断产生了,说明U 0DBUF 里的数据已经被发送出去了,这时才可以继续发送数据,同时在继续发33333卷第4期吕鑫,王忠: ZigBee 无线数据传输模块的设计与实现送前还得把中断标志清零.需要指出的是,如果是需要一组数据一组数据的接收或者传送的话,就必须不停的调用函数,直到把整个数组中的数据都传送完之后再停止.在这个发送主程序里,先是调用发送函数发送了一个字符串,之后清除已发送数据,再发送一个字符串,之后进行延时处理,再循环发送数据.串口发送程序的流程图如图3所示:图3 发送子程序和发送主程序的流程图本次软件设计的另一部分是实现通过串口接收数据并发送数据.这部分程序设计使用的是中断方式来对数据进行接收的,之后对接收到的数据进行处理,这里以/#0为字符串末字节结束符,若接收的字符串长度超过30字节,或接收到结束符时,认为接收到一条命令,停止接收数据,之后,再将这一字符串反向发送给PC 机.这段程序先是否接收到数据做判断,这里的数据如果传入是先临时放在所定义的寄存器temp 里,因此对temp 进行判断,如果非零,就对数据做处理,为零则继续等待数据送入.一旦有数据从串口传送进来,是先送入数据收发缓冲器(U0DBUF)里,当U 0DBUF 放满后,就会产生中断,进入中断服务子程序.而这段中断服务程序要做的就是把进来的数据先临时放在temp 里,这样才方便后面对数据做进一步地处理.当然由于CC2430的U 0DBUF 是八位的,因此数据也是一个字符一个字符地进行接收.判断到数据传入后,在主程序里,对数据进行处理,由于/#0号被定义被结束符,所以数据不能为/#0,同时已接收的数据不超过30个字符,这样才存放数据.如果没满足这两个条件,则结束接收,进入发送状态.同时,关闭接收使能位,将接收到的字符串通过串口发送给PC 机.发送完成后,清空刚才收到的数据,再恢复到接收数据状态,继续等待数据的传入.该程序的流程图如图4所示.4 结论在短距离无线通信技术呈现出百家争鸣之势的今天,ZigBee 凭借其架构简单、价格低廉、功耗低\寿命长等特点,即使传输速率不高,但针对检测与控制领域的应用,仍有很大的发展潜力.随着正式版本协议的公布以及ZigBee 技术的进展,更多的注意力和研发力量将转移到应用的设计和实现、市场推广等方面.人们有理由相信:不久将会有越来越多的内置ZigBee 功能的装置进入人们的生活,真正实现无所不在的网络,这无疑将极大改善人们的生活方式.334安徽师范大学学报(自然科学版)2010年图4 收发数据程序的流程图参考文献:[1] PAT RICK Kinney,etc.ZigBee technology:w ireless control that simply w orks [J].Communications Design Con feren ce,Oct 2,2003.[2] DAVID Geer.U sers make a beeline for ZigBee sens or technology [J].Computer,Volume38,Issue12,Dec.2005.[3] 原羿,苏鸿根.基于ZigBee 技术的无线网络应用研究[J].计算机应用与软件,2004,21(6):89-91.[4] The LAN/M AN Standards Committee of T he IE EE Com puter S oci ety,IEEE S tan dard for Information technology -Telecommunications andinformati on exchange betw een sys tems -Local and metropolitan area netw orks Specific requirements -Part 15.4:Wireless M edium Access Control (M AC)and Physical Layer (PHY)Specifications for Low -Rate Wireles s Pers onal Area Networks (LR-WPANs )[M].S martRF CC2430Preli m i nary (rev.1.01),2005.[6] 马忠梅,刘滨,戚军,马岩.单片机C 语言W indow s 环境编程宝典[J].北京:北京航空航天大学出版社,2003.6.[7] 谭浩强.C 程序设计(第二版)[M].北京:清华大学出版社,1999.[8] 葛磊蛟,毛一之,李歧,高婧嫱.基于C 语言的RS232串行接口通信实现[J].河北工业大学学报,2008,(6):11-16.[9] 李明,王睿,石磊.一种ZigBee 无线传感器网络节点的设计[J].自动化技术与应用,2008,(1):91-94.Design &Realization of ZigBee Data Transmission ModuleLV Xin, WANG Zhong(School of Electrics Information and Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,China)Abstract:The research aims at realizing wireless transmission data by use of ZigBee.This thesis firstly rec ommends ZigBee technology in brief,pre sents a design plan based on ZigBee wirele ss data transmission module,designs the hardware system and software system of wireless module,and realizes c ommunication between ZigBee module and host c omputer .It is proved that the method for transmitting data by use of ZigBee technology is featured with low c onsumption,short time delay,small size,less investment,high sec urity,strong flexibility and etc.Key words:the short -distance w ireless communication,ZigBee,CC243033533卷第4期吕鑫,王忠: ZigBee 无线数据传输模块的设计与实现。