PIC單片機(jī)設(shè)計(jì)的IAI無(wú)線(xiàn)模塊測(cè)試板

近年來(lái)，由于數(shù)據(jù)通信需求的推動(dòng)，加上半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)等相關(guān)電子技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，短距離無(wú)線(xiàn)與移動(dòng)通信技術(shù)也經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展的階段。短距離無(wú)線(xiàn)通信通常指的是l00m到200m以?xún)?nèi)的通信。

它被廣泛應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集、無(wú)線(xiàn)水表、煤氣表、電力表抄表、工業(yè)遙控、遙測(cè)、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、樓宇自動(dòng)化、安防、機(jī)房設(shè)備無(wú)線(xiàn)監(jiān)控、家庭自動(dòng)化數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)等領(lǐng)域。

美國(guó)Silicon Laboratories公司作為專(zhuān)業(yè)的無(wú)線(xiàn)芯片開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)商，它的IAI系列無(wú)線(xiàn)芯片具有集成度高，外圍元件少，功耗低，性能穩(wěn)定可靠，芯片內(nèi)部集成了FSK無(wú)線(xiàn)收發(fā)必需的全部功能模塊，包括多邊帶PLL合成器、PA、LNA、混頻器、基帶濾波器、中頻放大器、信號(hào)強(qiáng)度指示RSSI、數(shù)據(jù)質(zhì)量偵測(cè)DQD、電池電壓偵測(cè)、AFC和微控制器等，非常適合用于短距離無(wú)線(xiàn)通訊產(chǎn)品。本文介紹了貝能科技采用IA4421芯片開(kāi)發(fā)的兩種無(wú)線(xiàn)通訊模塊PHY和EV-IA4421-433M-3（如圖1，圖2）。PHY模塊是不帶MCU而向外提供一個(gè)SPI接口；EV-IA4421模塊是帶MCU并向外提供一個(gè)串口。這樣可以方便用戶(hù)使用和開(kāi)發(fā)。

圖1 PHY

圖2 EV-IA4421
針對(duì)這兩種模塊，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)適用這兩種模塊的測(cè)試評(píng)估板。該測(cè)試板可以對(duì)這兩個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)置（主要對(duì)IAI4421寄存器設(shè)置），這樣方便客戶(hù)評(píng)估，測(cè)試IA系列產(chǎn)品的的性能。

基本概述：

該測(cè)試板的組成采用PIC單片機(jī)PIC16F777作為主控芯片；一個(gè)LCD1602作為顯示器件；4個(gè)輕觸按鍵作為作為用戶(hù)輸入；一個(gè)可以連接電腦的串口；還有連接兩通訊模塊的接口。用戶(hù)可以通過(guò)按鍵和LCD可以很直觀(guān)地對(duì)IAI4421芯片寄存器、通訊速率等進(jìn)行設(shè)置，還可以通過(guò)LCD監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸過(guò)程的正確性和完整性。

本文主要介紹該測(cè)試板的一些主要功能和原理以及其使用的方法，以便大家對(duì)其有一個(gè)初步的了解。

主要功能：

● 可設(shè)置4位的發(fā)射地址碼：用戶(hù)可以通過(guò)菜單設(shè)置4位的地址即0~F，并與從機(jī)地址設(shè)置對(duì)應(yīng)，這樣就可以不受其他模塊的干擾，可以多個(gè)模塊同時(shí)工作。
● 可設(shè)置模塊的工作頻段：由于IAI系列芯片支持3頻段分別為433MHZ、868MHZ、915MHZ，通過(guò)設(shè)置不同的頻段可以適應(yīng)使用不同頻段的硬件。

● 可設(shè)置模塊的發(fā)送速率：芯片支持不同的發(fā)射速率，用戶(hù)可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整；

● 可設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔和發(fā)送的次數(shù)；

● 可以設(shè)置串口波特率（與硬件連接相對(duì)應(yīng)）；

● 可顯示接收數(shù)據(jù)的內(nèi)容和接收數(shù)據(jù)的次數(shù)，當(dāng)前通訊速率等信息；

硬件組成框架：

各部分硬件接口：

● LCD1602接口(圖3)

LCD1602采用8數(shù)據(jù)線(xiàn)接口(data0-data7)，有利于快速刷新需要顯示的數(shù)據(jù)，RS、RW、E三線(xiàn)控制。

● 串口電路（圖4）

串口電路采用MAX232作為電平轉(zhuǎn)換芯片，與電腦連接，接收電腦 的輸入命令。TX串行數(shù)據(jù)輸出（無(wú)線(xiàn)接收到的 數(shù)據(jù)）,CRX串行數(shù)據(jù)輸入（要發(fā)送的數(shù)據(jù)）。

圖3 LCD電路接口

圖4 串口電路接口

● EV-IA4421-433M-3模塊接口電路（圖5）

EV-IA4421-433M-3是已經(jīng)帶有一個(gè)PIC16F690的模塊。VCC使用5V電源供電；TX、RS作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的波特率可選的串口作為與測(cè)試板之間的通訊，所有對(duì)模塊的操作都使用這個(gè)串口完成；/PD待機(jī)控制，/PD=0時(shí)，模塊進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，/PD=1,模塊正常工作；RSSI無(wú)線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度輸出，輸出電壓和信號(hào)強(qiáng)度成正比，是一個(gè)模擬信號(hào)，測(cè)試板通過(guò)AD轉(zhuǎn)換對(duì)其捕捉。

圖5 EV-IA4421接口電路

● PHY模塊接口電路（圖6）

PHY只需使用5個(gè)I/O口即可工作，它采用SPI兼容的控制接口作為數(shù)據(jù)通訊接口。我們測(cè)試板也正是使用這種方式與PHY模塊進(jìn)行諒解的。各個(gè)接口功能如下：SCK：SPI串口時(shí)鐘輸入；SDI：SPI串口數(shù)據(jù)輸入；NSEL：SPI片選輸入(低電平有效)；SDO：SPI串口數(shù)據(jù)輸出；NIRQ：中斷請(qǐng)求輸出(低電平有效)。

圖6 PHY模塊接口電路

● 按鍵電路（圖7）

四個(gè)輕觸按鍵作為用戶(hù)的輸入，用戶(hù)按鍵的輸入判斷是采用普通的I/O方式。具體每個(gè)按鍵定義為：UP鍵用于上移菜單；DOWN鍵用于下移菜 單；ENTER鍵用于確認(rèn)選擇；SEND用于啟動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。

圖7 按鍵電路

● 電源部分：

考慮到使用的方便性，再電源供電上采用了兩種供電方式：一種直流9V～12V 電源適配器的輸入；另一種是用9V的紐扣電池供電。用戶(hù)可采用其中的一種。

以上是該測(cè)試板的硬件的主要組成部分，每個(gè)部分都只是作了比較簡(jiǎn)單的介紹，如果大家想得到更詳細(xì)的資料，可以到貝能公司網(wǎng)站(www.burnon.com)上查找 。

軟件組成框架：

軟件流程如圖8所示，軟件系統(tǒng)在MCU中執(zhí)行，分為系統(tǒng)初始化、主循環(huán)流程與中斷服務(wù)程序。下面對(duì)其作一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹：

MCU初始化函數(shù)，主要是對(duì)MCU定時(shí)器設(shè)置、串口、中斷設(shè)置和各個(gè)端口的輸入輸出設(shè)置等等；

按鍵事件管理函數(shù)，它定時(shí)檢測(cè)按鍵板上的按鍵輸入，設(shè)置和保存相應(yīng)的標(biāo)志位，并把按鍵對(duì)應(yīng)信息映射成相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)事件；

主循環(huán)函數(shù)是整個(gè)軟件系統(tǒng)的一個(gè)核心部分，各種事件的觸發(fā)和各個(gè)用戶(hù)接口管理都由這個(gè)函數(shù)完成，每個(gè)子程序管理著不同功能。

圖8 軟件流程

主循環(huán)是軟件的基本控制部分，它是一個(gè)無(wú)限時(shí)間的循環(huán)，當(dāng)中包含了許多子程序，諸 如：Check if it’s time to execute events（定時(shí)器時(shí)間事件處理）、Mode Handler（模式識(shí)別處理）、Key Scan Handler（電源管理）、OSD Event Handler（菜單事件處理——當(dāng)中也包含了按鍵處理）、Debug Handler（調(diào)試處理）。通過(guò)這一系列的管理函數(shù)，不斷的檢測(cè)事件的發(fā)生并執(zhí)行相應(yīng)的功能操作。

小結(jié)

本文對(duì)DEMO板的功能、硬件和軟件作了一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，該demo板主要是為貝能公司開(kāi)發(fā)的PHY和EV-IA4421-433M無(wú)線(xiàn)模塊提供一個(gè)方便的使用和測(cè)試平臺(tái)，以便用戶(hù)可以對(duì)其作評(píng)估，使其更快地應(yīng)用于產(chǎn)品當(dāng)中。大家如需對(duì)產(chǎn)品作更詳細(xì)的了解，請(qǐng)登陸貝能公司網(wǎng)站(www.burnon.com)。