基于單片機控制的射頻通信基站的設計與實現

現代通信技術的發展，數據傳輸是一個重要的研究內容。目前有線通信技術始終是市場的主流，這也是在空間區域不能自由布線的最大瓶頸，而無線通信技術是該問題一個很好的通信方案。以成品的無線通信芯片作為通信媒介更能解決基礎硬件搭建調試及后期維護的難度。本文采用同類產品中性價比較高的芯片NRF24L01，配合簡單外圍電路和降低芯片，實現對其控制，很好地解決了這一問題。

本文的控制部件選用AT89C51型單片機。由于這種芯片只有SPI 通信接口，而目前常用的單片機都沒有這種接口，因此需要對該芯片的通信時序進行模擬，所以在控制器里編程時要嚴格按照芯片工作時序進行。

1 系統硬件組成

NRF24L01芯片是具有2.4GHz內嵌基帶通信協議引擎功能的收發芯片。通過SPI接口對芯片內部寄存器映射操作，可以使其在空中的傳輸速度最大達到2 Mb/ s。

該芯片主要特點包括GFSK調制技術：126RF頻道滿足多點通信需要1~ 2 Mb/ s空中數據傳輸速率內置硬件CRC檢錯和點對點通信地址控制：發送方電源可以通過編程輸出0 dBm，-6dBm，-12dBm，-18dBm：芯片可以通過軟件設置地址，確保通過地址認證雙方才能通信： 接收方采用集成通道過濾器，可編程的增益設置：主機接口采用4根SPI硬件接口線，最大8Mb/ s傳輸速率，3個32字節的TX與RX的FIFO寄存器，5V容抗輸入。

該芯片引腳功能如圖1所示，引腳1為CE數字信號輸入，引腳2為CSN數字信號輸入，引腳3為SCK數字信號輸入，引腳4為MOSI數字信號輸入，引腳5為MISO數字信號輸出，引腳6 為IRQ數字信號輸，引腳7，15， 18為VDD電源，引腳8，14，17為VSS電源，引腳9為XC2模擬輸出，引腳10為XC1模擬輸入，引腳11為VDD_PA電源輸出，引腳12為ANT1射頻，引腳13為ANT2射頻，引腳16為IREF模擬輸入，引腳19為DVDD電源，引腳20為VSS 電源。

在硬件搭建時特別要注意在SPI接口與51單片機的P0引腳相接時需要接10kΩ的上拉電阻，其余的接口不需要。VCC引腳接入電壓范圍為1. 9~ 3. 6 V，不能在這個區間之外，超過3.6V將會燒毀模塊，推薦電壓3.3V。因為這樣可以直接和NRF24L01模塊的I/ O口線連接。如果是其他系列的單片機，其電源是5V，單片機I/O口輸出電流如果超過10 mA時需要串聯電阻分壓，否則容易燒毀模塊。例如AVR系列單片機電源是5V，需串接2 kΩ的電阻。

圖1 NRF2401 芯片引腳功能圖。