低功耗无线数字传输模块的设计与应用.pdf

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1、万方数据集成电路应用豫功耗秃缝熬掌传桷囊块的设计与应用鞍山科技大学电子与信息工程学院(114044)申长军吴庆宏摘要：介绍了一种以PICl6F73单片机芯片和CCl000调制解调芯片为核心的超低功耗无线数字传输模块的设计方案及实现方法，并给出了该模块在无线智能IC卡水表中的应用。该模块通信速率最高可达38．4kbp，查询工作方式下平均工作电流为10肛A，与同类设计相比，该模块具有功耗低、使用方便、通信可靠等优点。关键词：无线通信低功耗移频键控PICl6F73单片机芯片CCl000调制解调芯片在工业

2、、科学研究以及医疗设备中，目前出现了大量需要进行通信的设备，这些设备通信距离较近、数据量较小、不适台布线。比如自动抄表系统、酒店点菜系统以及现场数据采集系统等，其中有很多设备是可移动的，而且要求体积小便于携带。因此，要求其通信设备具有体积小、功耗低、成本低、使用方便等特点。基于这些需求，本文给出了一款超低功耗的无线数字传输模块的设计及实现方法。该模块采用Ch岫con公司的超低功耗FsK调制解桶芯片ccl000和Micr们hlp公司的低功耗单片机芯片PICl6F73【【J，从而保证了系统的超低功耗。

3、敷据流变化I帧头I用户数据I帧校验}。一一一一一l}同步头I特殊标识I位流数据l位流校验i差分曼彻斯特缩码一IFsK调制电磁渡信号同时，为r适应电池供电系统的应用，该模块支持查询方式的无线通信，可以使系统的平均工作电流低至lO雌。该模块具有8组信道，可咀实现点对点、点对多点的半双工通信，并且提供标准串行数据接口，支持TTL、Rs232和Rs485通信接口，可以方便地与其它控制器或计算机连接。1模块硬件设计模块结构框图如图1所示。作为工作在物理层和数据链路层的底层通信设备，该系统完成数据的调制解调、

4、假数据过滤、数据组合、解码数据帧、数据校验等功能。在接收过程中完成数据由电信号向位流、由位流数据向字节，由字节向数据帧的变换，而在发送过程中则完成接收时的逆向过程。数据发送过程中数据流的变化如图2所示。调制解调由Ccl000完成。系统采用频移键控调制图1模块结构框图68Www．aetnet．cnⅥww．ae恤et．∞m．∞完成功能前模块-一·用户控制器---·模块控制器图2发送过程中数据流的变化模块控制器Ccl(】00芯片Ccl000芯片(FsK)，载波频率为434Mllz，带宽为“kHz，数据采

5、用差分曼彻斯特编码发送，空中发送数据速率可以根据需要设置．最高FsK数据速率为76．8kpb8。ccl000采用三线命令接口和两线数据接口，可编程配置载波频率和数据速率等内容。有关ccl000的详细内容见参考文献『21。模块控制器在发送时从用户接口接收数据和命令，并将用户数据转换成数据帧传送给Ccl000，控制CclooO进行数据发送。在接收时，控制器接收从cCl000传送过来的数据，分析数据，过滤噪声，将数据由位流转换为字节，进行校验并将用户数据通过串行口传送给用户，使用户可阻实现所发即所收。模

6、块是为低功耗系统而设计的，除了具有s”引脚可以直接休眠模块外，还有一些专门设计的命令来支持使用查询方式的通信。模块接口引脚功能如表l所示。PcMD、RX、Tx三线组成一．一．．．一一一一一一．模块的三线接口，配置命I混频及

7、l输入I-门啊令时PcMD必须为高电窿蜮：：p蔷j鬻札删剧Ⅱ垫皇苎奎r叫模块支持的命令如表’一一一一一。’’’‘一一‘2所示。《电子技术应用》2004年第9期一集成庖路应用一万方数据袁1模块引脚功能引脚类型功能VCC电源3V—12VRST输入复位模块。正脉冲复位模块．工作状态为

8、高电平SLP输入体眠模块。正脉冲休眠MODEM．负脉冲唤醒READY输出模块工作指示。工作状卷为高电平．其它低电平PCMD输入命令辖入选择线。高电平表示输入命夸，低电平袁示输人敬据RX输^串行数据输入引脚，8位，9位数据Tx输出串行数据输出引脚GND电源地地线。。一广————]命令内容，共2字节u——1、／⋯＼，●；：■一R8A。。—————————÷—————————————————————————[：]———一图3发送命令时序图发送数据时PcMD应置为低电平，通过串行口发送数据即可。模块使用时

9、间间隔区分数据帧，如果有传输半个字节的时间没有接收到数据，则认为此前接收到的为一帧数据，系统将编码该帧数据并通过CCl000进行调制和发送。因此，如果用户数据是以数据帧的格式发送的，用户应当连续发送数据，以避免模块将一帧数据分割为两帧数据发送，从而降低发送效率。模块只能进行半双工通信，没有数据发送时模块处于接收状态；有休眠信号时模块进入体眠状态，此时模块无法接收和发送数据，只有将模块唤醒后，才能发送和接收数据。READY信号是模块工作状态指示信号。当READY长时间处于低电平状态时