《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于STM32F103和nRF24L01的近程無線數(shù)傳系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要: 近年來,隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展,,無線通訊設(shè)備的集成化越來越高。本文介紹了一種選用高性能、低功耗的32位微處理器STM32F103和射頻收發(fā)芯片nRF24L01來設(shè)計(jì)短距離無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的具體方法,。
Abstract:
Key words :

 近年來,, 隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展,, 無線通訊設(shè)備的集成化越來越高,。本文介紹了一種選用高性能,、低功耗的32位微處理器STM32F103和射頻收發(fā)芯片nRF24L01來設(shè)計(jì)短距離無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的具體方法,。

  1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  短距離無線數(shù)傳系統(tǒng)主要由電源管理器AMC7635,、微控制器STM32F103、射頻收發(fā)器nrf24l01三部分組成,。下面分別介紹其關(guān)鍵電路,。

  1.1 電源電路

  本設(shè)計(jì)的電源采用3.7V鋰電池供電, 然后經(jīng)低壓降電源管理芯片AMC7635,, 以產(chǎn)生3.0V的電壓來為STM32F103和nRF24L01供電,, 圖1所示是本系統(tǒng)的供電電路。

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圖1 系統(tǒng)供電電路

  1.2 微控制器電路

  微控制器選用帶ARM Cortex -M3 內(nèi)核的STM32F103,。STM32F103控制器具有高性能,、低功耗、低電壓等特性,, 同時(shí)具有高集成度和易于開發(fā)的優(yōu)勢,。圖2所示是該系統(tǒng)中的微控制器電路??刂破髋c射頻收發(fā)器nRF24L01的接口采用SPI口來實(shí)現(xiàn),, 即圖2 中SPICS、MOSI,、MISO和SCK四條信號(hào)線和CE和INT0兩條信號(hào)線,。另外,,該控制器還可以擴(kuò)展一路主板RS232 口和8 路GPIO口輸出。

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圖2 微控制器電路

  1.3 射頻收發(fā)電路

  nRF24L01可工作于2.4 GHz~2.5 GHz ISM 頻段,, 該收發(fā)器內(nèi)置頻率合成器,、功率放大器、晶體振蕩器,、調(diào)制器等功能模塊,, 是一款集成度較高的無線收發(fā)器。nRF24L01的外部電路比較簡單,, 而且融合了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù),, 其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。同時(shí),,該芯片的功耗極低,, 在以-6 dBm的功率發(fā)射時(shí),其工作電流只有9 mA;而在接收時(shí),, 工作電流只有12.3 mA,。nRF24L01的控制電路可與STM32控制器的SPI口和GPIO口相連接。圖3所示是該芯片組成的射頻收發(fā)電路原理圖,。

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圖3 射頻收發(fā)電路

  2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

  本系統(tǒng)可在STM32F103上移植UCOSII操作系統(tǒng),。系統(tǒng)程序主要分為主機(jī)的系統(tǒng)初始化程序、鍵盤和顯示程序及射頻收發(fā)器nRF24L01的控制程序三大部分,。圖4所示是其軟件程序流程,。

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圖4 系統(tǒng)程序流程圖

  系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是UCOSII操作系統(tǒng)的移植和SPI口通信控制。有關(guān)操作系統(tǒng)的移植,, 芯片廠商在官網(wǎng)上已有范例提供,, 本文不再贅述。

  下面列出系統(tǒng)SPI初始化及收發(fā)函數(shù)的程序源碼,。

void SPI_Initial (void)




  當(dāng)然,, 也可以用GPIO口來實(shí)現(xiàn)SPI通信, 但前提是通信速率要求不是很高,。由于要通過GPIO口模擬實(shí)現(xiàn)SPI的突發(fā)傳送協(xié)議,, 而且要兼顧其通用性, 故其程序較為復(fù)雜,。下面給出通過GPIO口實(shí)現(xiàn)SPI收發(fā)的一般程序:

 


  3 結(jié)束語

  經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試證明,, 本文給出的無線數(shù)傳系統(tǒng)具有成本低, 速率高,, 傳輸可靠等優(yōu)點(diǎn),。在實(shí)際應(yīng)用中, 還可根據(jù)需要將nRF24LOl組成一對(duì)一,、一對(duì)多,、多對(duì)多的結(jié)構(gòu),。因此, 該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于無線測控,、文件傳輸,、家庭無線應(yīng)用、工業(yè)控制等場合,。

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