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1 引言 近距離無線數據通信作為無線接入通信方式中的一種，可廣泛應用于遙控、報警、遙測等領域。采用射頻收發器件設計射頻收發器是一種重要的實現近距離信息傳輸的方式。本文基于英飛凌公司的射頻收發器TDA5255和XC866單片機設計一個射頻收發器，實現了信息傳輸。 2 TDA5255射頻收發器 2.1 主要特點 TDA5255是低功率、單片FSK／ASK收發器，適用于433 MHz～435 MHz半雙工低數據速率通信。該器件集成度高、外圍電路簡單。內部包含功率放大器、低噪聲放大器、AGC控制電路、雙平衡混頻器、合成的轉換器、I／Q限幅器、RRSI發生器、FSK解調器、完全集成的VCO和PLL合成器、可調的晶體振蕩器、數據濾波器、數據比較器、正負峰值檢波器、數據率檢測電路和總線接口，還可提供低功耗模式，低電流消耗(接收模式9 mA，發射模式12 mA)，電源電壓為2.1 V～5 V，FSK／ASK調制和解調，I2C／3線微控制器接口，內部低通通道選擇濾波器和數據濾波器可以調節帶寬。數據限幅器自調節閾值。FSK接收靈敏度為-109 dBm，發射功率為+13 dBm，最大數據速率可達100 kb／s。可用于低數據速率通信系統、無線進入系統、遙控系統、報警系統、遙測系統、家庭自動化系統等。 2.2 工作模式設置 TDA5255的基本工作模式包括：發送／接收模式、ASK／FSK調制、高發射功耗／低發射功耗模式，可以通過相應的引腳Rx／Tx，ASK／FSK，PWD／DD進行控制。 除此之外，TDA5255可以通過BUSMODE引腳選擇I2C總線協議或3線總線協議。通過修改TDA5255內部寄存器的值選擇工作模式。但是在這種情況下，首先修改TDA5255中的CONFIG寄存器中的D12位。當D12=0時，工作模式為外部控制；當D12=1時，采用內部控制，即由內部寄存器控制發送模式／接收模式、ASK調制／FSK調制、高發射功耗模式／低發射功耗模式，不受外部引腳控制。 TDA5255的其他工作參數均可以通過修改其內部寄存器的值來設置。包括分頻輸出時鐘頻率，FSK頻移值，RSSI信號門限等。 2.3 硬件電路設計 微控制器與射頻芯片之間共需要7根線,分別是電源、地、BUSCLK、BUSDATA、Rx／Tx、DATA、PWD／DD。如圖1所示。 當BUSMODE=0時，TDA5255的總線模式為I2C。微控制器通過I2C總線設置TDA5255的工作模式。BUSCLK和BUSDATA分別為總線時鐘線和總線數據線。 Rx／Tx引腳懸空或為高電平時，TDA5255處于發送狀態。此時，射頻信號從天線經C6，C8，C9，L1，C11到低噪放大器輸人引腳。R9為高阻，不影響電路匹配。C6為直流去耦電容。差動低噪放大器的另一個輸入信號可通過大電容交流耦合。此時差動低噪放大器作為更易于匹配的單端低噪放大器。重要匹配元件有C8，C9，L1和C11。 Rx／Tx引腳接地或者通過編程可使器件處于接收狀態。此時，Rx／Tx引腳工作在漏極開路狀態，輸出邏輯低，對RF低阻。直流電流從VCC經由L2，L3，D2，R9和D1到GND。因為R9高阻，C6，C4，C5的容值大。電路可簡化RF信號。此時低噪放大器RF接地，所以低噪放大器輸入無功耗。功率放大器匹配主要取決于C8，C28，L2，C29和L3。需要注意的是，在設計功放匹配時，C8是不可以修改的，因為其數值已經由低噪放大輸入匹配確定。為準確計算外部電容，必須考慮焊盤上的電容，以及引腳和開關(C20，C22，C23)之間的寄生電容。 PWD／DD引腳用于設置射頻器件的高低功耗模式。DATA引腳是數據引腳，發送模式下，由單片機發送信號至射頻器件；接收模式時，如果能接收到信號，該引腳與發送端的波形相同，測試延時25μs。當接收不到信號時，該引腳輸出無規律的脈沖雜波。實際使用時，可以通過修改TDA5255的RSSI信號門限值去除雜波，讓DATA引腳在沒有接收到有效信息時保持低電平。 3 微控制器及軟件設計 3.1 XC866單片機簡介 微控制器選用英飛凌公司的XC866 8位單片機。XC866的設計基于與標準8051處理器相兼容的XC800內核。XC866內部集成振蕩器或內嵌電壓調節器(可由3.3 V或5.0 V單電源供電)。 XC866的同步串行通道(SSC)支持全雙工和半雙工同步通信。通過TXD和RXD線發送和接收數據，通常這兩條線分別與引腳MTSR(主機發送／從機接收)和MRST(主機接收／從機發送)相連。時鐘信號由MS_CLK(主機串行移位時鐘)輸出或從SS_CLK(從機串行移位時鐘)輸入，這兩條時鐘線通常與引腳SCLK相連。數據的發送和接收均有緩沖寄存器。在與TDA5255之間進行信息傳輸時使用半雙工通信方式，通過I2C總線協議設置TDA5255的內部寄存器值。 微控制器完成TDA5255的工作模式設置，控制TDA5255發送有效的信息；接收和處理TDA5255接收到的數據等工作。P1.0、P1.1分別接MAX3232的RXD0和TXD0，用于完成與PC機的串行通信。 3.2 軟件設計 軟件程序流程圖如圖2所示。 發送數據采用先發一個“0”，再發一個“1”，然后發信息比特“0”或者“1”，這樣在上升沿后，延時1.5個基本時間就可獲得信息碼。如圖3所示�；緯r間的定義決定信息的發送速率．這里取100μs。每300μs發送一個信息碼，發送速率為3.3kb／s。TDA5255的最大數據速率可達100 kb/s。 設計的射頻收發器能短距離信息傳輸，并通過與PC機的連接發送PC機的任意信息，還可在上位機界面上顯示獲得的反饋信息。該系統應用于電動小車的控制器，控制效果良好。還可以作為模塊移植，應用于近距離遙控等方面。 |
