基于MSP430单片机和nRF905的无线通信系统

采用的微处理器为TI公司的MSP430F149，它是一种超低功耗的混合信号控制器，具有16位RISC结构，CPU中的16个寄存器和常数产生器使MSP430能达到最高的代码效率。单片机通过采用不同的时钟源工作可以使器件满足不同功耗要求，适当选择时钟源，可以让器件的功耗达到最小。外设主要有存储器、时钟模块、定时器、USART和A/D转换器等。此次设计主要用到了MSP430F149两个串口通信模块USART0和USART1，USART0作为UART使用，提供异步通信，通过MAX3232电平转换芯片提供RS-232接口和PC机进行通信，USART1作为SPI使用，提供同步通信，主要是和nRF905之间进行命令和数据通信。把MSP430F149的P2口作为一般引脚使用，与nRF905的其他引脚相连。对MSP430F149提供双晶振系统，低频晶振为32.768K，与微控制的XIN和XOUT相连，为RS-232接口提供频率支持，高频晶振为8M，和微控制器的XT2相连，为系统运行的主时钟。系统的整体设计相对较为简单，不过在此基础上可以实现遥测，无线抄表，工业数据采集，机器人控制等。发送和接收的硬件电路是一样的，系统设计主要硬件电路图如图3所示。

系统的软件设计

系统软件设计包括下位机软件设计和PC机软件设计。前者主要是微控制器通过SPI口对nRF905的控制以及微控制器串口通讯的设计，后者包括串口通讯模块、主界面和数据库设计。

}RFConfig;

RFConfig RxTxConf=

{

10,

0x01, 0x0c, 0x44, 0x20, 0x20, 0xcc,

0xcc, 0xcc, 0xcc, 0x58

};

nRF905提供SPI口的读写指令，当CSN为低时，SPI接口开始等待一条指令，任何一条新指令均由CSN的由高到底的转换开始。下面主要介绍nRF905的发送流程和接收流程。

发送流程：

A．当微控制器有数据要发送时，通过SPI接口，按时序把接收机的地址和要发送的数据送传给nRF905，SPI接口的速率在通信协议和器件配置时确定；

B．微控制器置高TRX_CE和TX_EN，激发nRF905的ShockBurstTM发送模式；

C．nRF905的ShockBurstTM发送：射频寄存器自动开启；数据打包(加字头和CRC校验码)；发送数据包；当数据发送完成，数据准备好引脚被置高；

D．当TRX_CE被置低，nRF905发送过程完成，自动进入空闲模式。

ShockBurstTM工作模式保证，一旦发送数据的过程开始，无论TRX_EN和TX_EN引脚是高或低，发送过程都会被处理完。只有在前一个数据包被发送完毕，nRF905才能接受下一个发送数据包。

接收流程：

A．当TRX_CE为高、TX_EN为低时，nRF905进入ShockBurstTM接收模式；

B．650us后，nRF905不断监测，等待接收数据；

C．当nRF905检测到同一频段的载波时，载波检测引脚被置高；

D．当接收到一个相匹配的地址，地址匹配引脚被置高；

E．当一个正确的数据包接收完毕，nRF905自动移去字头、地址和CRC校验位，然后把数据准备好引脚置高

F．微控制器把TRX_CE置低，nRF905进入空闲模式；

G．微控制器通过SPI口，以一定的速率把数据移到微控制器内；

H．当所有的数据接收完毕，nRF905把数据准备好引脚和地址匹配引脚置低；

I．nRF905此时可以进入ShockBurstTM接收模式、ShockBurstTM发送模式或关机模式。

MSP430F149的串口通讯程序设计，主要是设定传输的速率为4800bps，数据传输为8位数，1个停止位，无奇偶校验。根据相应的发送端和接收端来设定发送模块和接收模块使能，发送中断和接收中断使能。

在PC机软件设计中，串口通信模块负责PC机与下位机之间的数据通信。而主界面和数据库设计主要是方便对接收的数据进行管理。
　　
　　实验测试分析

在发送和接收时利用示波器和万用表对nRF905的相关引脚进行测量分析如下：

发射时nRF905的分析情况如表1所示。

接收时nRF905的分析情况如表2所示。

结语

  本设计实现了基于MSP430F149和nRF905的无线通信。发送端和接收端之间的距离为80米，之间没有任何有线连接，通过发送端发送数据，在接收端能正确接收数据并显示在PC机上。实验表明，该系统实时性好，性能可靠。