大型會(huì)議投票的無(wú)線表決器 畢業(yè)論文

1、摘 要 本文主要研究并開(kāi)發(fā)一種應(yīng)用于大型會(huì)議投票的無(wú)線表決器的硬件部分，它能采集，傳送，收集，統(tǒng)計(jì)會(huì)議中每位代表的表決意見(jiàn)。當(dāng)每位予會(huì)人員按下終端上（同意，不同意，棄權(quán)）中任一按鍵時(shí)，由終端內(nèi)部經(jīng)判斷產(chǎn)生一個(gè)特定的數(shù)據(jù)幀。再由采用TDMA技術(shù)的表決器的無(wú)線傳輸系統(tǒng)進(jìn)行傳送和接收。最后。經(jīng)USB接口送計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)并顯示最后投票結(jié)果。本文給出了該無(wú)線表決系統(tǒng)硬件原理圖，軟件流程圖，各種功能的實(shí)現(xiàn)方式。關(guān)鍵詞：無(wú)線表決器，nRF9E5模塊，射頻SOC數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)線通信51 系列ABSTRACTIn this passage, We introduced the newest wireless

2、voting machine. It includes each components, working ways, and dispose ways in this system. It depends on the wireless dispatcher chipnRF9E5 which are produced by Nordic VLSI company in 2004 Feb 5th.It is used to collect, transmit, gather the voting message emerging in the meeting, and then to analy

3、sis of them. By the way ,we analysis the structure and the application of the wireless data transmitting system .As far as the communication protocol which are planed for the wireless data transmitting system working on nRF9E5. We give the principle picture of hardware and program flow chat .we intr

4、oduce the insider structure of the chip. And all kinds of special function register s addresses, the application methods of I/O. Above all, we use nRF9E5 chip to apply every function of the Voting machine. keyword: wireless voting machine, nRF9E5 chip, wireless transmitting system, SOC data transmit

5、 system.目 錄第一章 緒 論41.1引言41.2無(wú)線表決器的系統(tǒng)模型5第二章 無(wú)線表決器的工作原理6第三章 無(wú)線表決器的內(nèi)部構(gòu)造83.1 nRF9E5硬件83.2 nRF9E5的收發(fā)方式103.3 載波檢測(cè)113.4 nRF9E5的引角及電氣參數(shù)11第四章 無(wú)線表決器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)134.1 傳輸系統(tǒng)134.2 通信協(xié)議144.3微處理器用戶程序174.4 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)18結(jié) 論23致 謝24參考文獻(xiàn)25第一章 緒 論1.1引言緒論本無(wú)線表決器主要采用Nordic VLSI公司于2004年2月5日推出的系統(tǒng)級(jí)RF芯片- nRF9E5.用于無(wú)線數(shù)據(jù)的處理和傳輸。它自身帶有其內(nèi)置n

6、RF905 433/868/915MHz收發(fā)器、8051兼容微控制器，電壓調(diào)整模塊，最大限度地抑制噪音，為系統(tǒng)提供1.93.6V的工作電壓，QFN55mm封裝，具有載波檢測(cè)功能?？蓪?shí)現(xiàn)一系列完整的自動(dòng)發(fā)送，收集，整理會(huì)議表決意見(jiàn)的功能。本無(wú)線表決器的基本工作步驟如下：首先在EEPROM中固化相應(yīng)的程序，上電時(shí)對(duì)微控制器的P1.0,P1.1,P1.2三個(gè)口進(jìn)行尋址。檢測(cè)其電平的高低狀態(tài)，由程序得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。然后，nRF9E5使用它本身具有的ShockBurst(自動(dòng)處理前綴、地址和CRC)的特性，進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳輸。在整個(gè)系統(tǒng)中，PC機(jī)和數(shù)據(jù)終端之間的無(wú)線通信采用433MHz的頻段作為載波頻

7、率。為了避免同頻干擾的問(wèn)題，系統(tǒng)采用TDMA（Time Division Multiple Access）通信技術(shù)。主接收器采用逐一掃描的方式探測(cè)各個(gè)數(shù)據(jù)終端有沒(méi)有收發(fā)通信請(qǐng)求或其它任務(wù)；數(shù)據(jù)終端則采用中斷方式，對(duì)主接收器發(fā)出的地址信息進(jìn)行處理。最后進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和顯示，計(jì)算機(jī)和接收模塊通過(guò)USB口互連。通過(guò)設(shè)置相應(yīng)程序，把一系列數(shù)據(jù)幀送到計(jì)算機(jī)的特定內(nèi)存空間。再由應(yīng)用程序進(jìn)行分析，歸類，累加得出表決結(jié)果。最后通過(guò)計(jì)算機(jī)送顯示器。本無(wú)線表決器系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是能夠快速，準(zhǔn)確的收集并統(tǒng)計(jì)會(huì)議中出現(xiàn)的表決意見(jiàn)。但在系統(tǒng)穩(wěn)定性上還有一定的欠缺。它能夠大大加快會(huì)議表決工作的進(jìn)程。第二章 無(wú)線表決器的工作

8、原理無(wú)線表決器的基本工作原理: 圖2.1 nRF9e5功能圖1. 數(shù)據(jù)的輸入：首先在EEPROM中固化相應(yīng)的程序，上電時(shí)對(duì)微控制器的P1.0,P1.1,P1.2三個(gè)口進(jìn)行尋址。檢測(cè)其電平的高低狀態(tài)，由程序得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。送發(fā)射模塊發(fā)射。2. 數(shù)據(jù)的傳送與接收:nRF9E5使用ShockBurst的特性，（ShockBurst就是自動(dòng)處理前綴、地址和CRC的方式。進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳輸。與射頻數(shù)據(jù)相關(guān)的協(xié)議由nRF9E5片內(nèi)的nRF9E5收發(fā)器自動(dòng)處理。nRF9E5只用簡(jiǎn)單的SPI接口便能和nRF9E5進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣热Q于SPI接口的速度，這個(gè)可以在nRF9E5片內(nèi)8051內(nèi)核中進(jìn)行

9、配置。ShockBurst實(shí)現(xiàn)低速數(shù)據(jù)輸入，高速數(shù)據(jù)輸出，ShockBurst接收方式下，當(dāng)收到一個(gè)有效地址的射頻數(shù)據(jù)包時(shí)，地址匹配寄存器位（AM）和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好寄存器位（DR）通知片內(nèi)MCU把數(shù)據(jù)讀出。在ShockBurst發(fā)送方式下，nRF9E5自動(dòng)給要發(fā)送的數(shù)據(jù)加上前綴和CRC校驗(yàn)。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完后，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好寄存器位（DR）會(huì)通知MCU數(shù)據(jù)已經(jīng)處理完畢。最后，MUC把數(shù)據(jù)存入ROM. 在整個(gè)系統(tǒng)中，PC機(jī)和數(shù)據(jù)終端之間的無(wú)線通信采用433MHz的頻段作為載波頻率。為了避免同頻干擾的問(wèn)題，系統(tǒng)采用TDMA（Time Division Multiple Access）通信技術(shù)。主接收器采用逐一

10、掃描的方式探測(cè)各個(gè)數(shù)據(jù)終端有沒(méi)有收發(fā)通信請(qǐng)求或其它任務(wù)；數(shù)據(jù)終端則采用中斷方式，對(duì)主接收器發(fā)出的地址信息進(jìn)行處理，若與本機(jī)地十相符則執(zhí)行命令。3. 數(shù)據(jù)的整理和顯示：計(jì)算機(jī)和接收模塊通過(guò)USB口互連。通過(guò)設(shè)置相應(yīng)程序，把一系列數(shù)據(jù)幀送到計(jì)算機(jī)的特定內(nèi)存空間。再由應(yīng)用程序進(jìn)行分析，歸類，累加得出表決結(jié)果。最后通過(guò)計(jì)算機(jī)送顯示器。第三章nRF9E5芯片介紹本無(wú)線表決器的核心器件就是nRF9E5，整個(gè)系統(tǒng)如何運(yùn)行基本上就是看該芯片如何工作。下面介紹一下該芯片各個(gè)部分的組成和工作原理。3.1 nRF9E5硬件微控制器nRF9E5的片內(nèi)微控制器與標(biāo)準(zhǔn)8051兼容，指令時(shí)序與標(biāo)準(zhǔn)8051稍有區(qū)別。典型的區(qū)

11、別是：nRF9E5的片內(nèi)微控制器的指令周期為4到20個(gè)指令周期。中斷控制器支持5個(gè)擴(kuò)展中斷源：ADC中斷、SPI中斷、RADIO1中斷、RADIO2中斷和喚醒定時(shí)器中斷。片內(nèi)控制器還有3個(gè)與8052相同的定時(shí)器。1個(gè)和8051相同的串口，可以用定時(shí)器1和定時(shí)器2來(lái)作為異步通信的波特率產(chǎn)生器。此外，還擴(kuò)展了2個(gè)數(shù)據(jù)指針，以方便于從XRAM區(qū)讀取數(shù)據(jù)。微處理器中有256B的數(shù)據(jù)RAM和512B的ROM。上電復(fù)位或軟件復(fù)位后，處理器自動(dòng)執(zhí)行ROM引導(dǎo)區(qū)中的代碼。用戶程序通常是在引導(dǎo)區(qū)的引導(dǎo)下，從EEROM加載到1個(gè)4KB的RAM中，這個(gè)4KB的RAM也可作存儲(chǔ)數(shù)據(jù)用。NRF9E5的大部分寄存器和標(biāo)準(zhǔn)

12、8051相同，只是增加了一些特殊功能寄存器，如RADIO（P2）、ADCCON、ADCDATAH、ADCDATAL、ADCSTATIC、PWMCON、PWMDUTY、RCAP2L、RCAP2H、CKLFCON等。nRF9E5中的P0、P1和P2口寄存器地址和標(biāo)準(zhǔn)8051中的相同，都是0x80、0x90、0xA0,但功能和標(biāo)準(zhǔn)8051中的有所不同。 CKLF時(shí)鐘、RTC喚醒定時(shí)器、GPIO喚醒和WTDnRF9E5內(nèi)有一個(gè)低頻的時(shí)鐘CKLF，該時(shí)鐘常開(kāi)。當(dāng)晶振開(kāi)始工作后，CKLF頻率為4Hz；晶振不工作時(shí)，CKLF是一個(gè)低功耗RC晶振器，只要VDD1.8V，其連續(xù)工作。RTC喚醒定時(shí)器、WTD（看

13、門(mén)狗）和GPIO喚醒全都工作在CKLF頻率，以保證芯片功耗工作時(shí)能夠完成這三個(gè)功能。RTC喚醒定時(shí)器是一個(gè)24位可編程控制的遞減計(jì)數(shù)器，WTD則是一個(gè)16位可編程控制遞減計(jì)數(shù)器。RTC喚醒定時(shí)器和WTD的循環(huán)周期一般在300s80ms，默認(rèn)為1ms。RTC喚醒定時(shí)器也能作GPIO的輸出源，也就是說(shuō)，當(dāng)RTC喚醒定時(shí)器初始化時(shí)間發(fā)生溢出時(shí)，能夠產(chǎn)生一個(gè)用作GPIO輸出的程序脈沖。 SPI接口和A/D轉(zhuǎn)換器SPI（串行外設(shè)接口）的接口引腳有MISO（接收EEPROM的SDO送來(lái)的數(shù)據(jù)）、SCK（給EEPROM的SCK提供時(shí)鐘信號(hào)）、MOSI（送數(shù)據(jù)到EEPROM的SDI）、EECSN（給EEPRO

14、M的CSN送使能信號(hào)）。SPI口的MISO、SCK和MOSI與P1口的低3位重用，通過(guò)寄存器SPI_CTRL控制來(lái)控制功能間的撤換。SPI硬件不產(chǎn)生任何片選信號(hào)，可以用GPIO口來(lái)進(jìn)行片選。通常，系統(tǒng)上電時(shí)，SPI自動(dòng)和片外25320相連。當(dāng)程序加載完成后，MISO（P1.2）、MOSI（P1.0）可能會(huì)用作其它用途，比如其它的SPI器件或GPIO。nRF9E5片內(nèi)有10位ADC，A/D轉(zhuǎn)換參考電壓可以通過(guò)軟件設(shè)置在AREF和1.22V之間（內(nèi)部參考電壓）。A/D轉(zhuǎn)換器的4個(gè)輸入可通過(guò)軟件進(jìn)行選擇，信道03可以把對(duì)應(yīng)引腳AIN0AIN3上的電壓值分別轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，信道4用于對(duì)nRF9E5工作電

15、壓的監(jiān)控。A/D轉(zhuǎn)換器默認(rèn)工作于10位方式，可通過(guò)軟件使其工監(jiān)控。A/D轉(zhuǎn)換器默認(rèn)工作于10位方式，可通過(guò)軟件使其工作于6位、8位或12位方式。 射頻收發(fā)器nRF9E5收發(fā)器通過(guò)內(nèi)部并行口或內(nèi)部SPI口與其它模塊進(jìn)行通信 ，具有同單片射頻收發(fā)器nRF905相同的功能。收發(fā)器通過(guò)片內(nèi)MCU的并行口或SPI口與微控制器通信，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，載波檢測(cè)和地址匹配信號(hào)能夠作為微控制器和中斷。nRF905工作于433/868/915MHz ISM頻段。收發(fā)器由1個(gè)完整的頻率合成器、1個(gè)功率放大器、1個(gè)調(diào)節(jié)呂和2個(gè)接收器組成。輸出功率、頻道和其它射頻參數(shù)可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器RADIO（0xA0）編程進(jìn)行控制。

16、發(fā)射模式下，射頻電流消耗為11mA,接收模式下為12.5mA。為了節(jié)能，可通過(guò)過(guò)程控制收發(fā)器的開(kāi)/關(guān)。3.2 nRF9E5的收發(fā)方式不同于nRF401和nRF903，nRF9E5使用SPI接口進(jìn)行單片機(jī)與無(wú)線模塊間的數(shù)據(jù)傳輸。這部分在nRF9E5片內(nèi)的8051內(nèi)核與nRF905射頻收發(fā)器之間完成。nRF9E5片內(nèi)的8051內(nèi)核與nRF905射頻收發(fā)器之間完成。nRF905片內(nèi)的8051內(nèi)核與nRF905射頻收發(fā)器之間完成。nRF9E5的收發(fā)器有三種工作方式，ShockBurst接收（RX）方式、ShockBurst發(fā)送（TX）方式和空閑方式。當(dāng)收發(fā)器在空閑方式下，微控器依然在運(yùn)行。nRF9E5

17、使用Nordic VLSI公司的ShockBurst的特性（ShockBurst就是自動(dòng)處理前綴、地址和CRC的方式），進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳輸。與射頻數(shù)據(jù)相關(guān)的協(xié)議由nRF9E5片內(nèi)的nRF9E5收發(fā)器自動(dòng)處理。nRF9E5只用簡(jiǎn)單的SPI接口便能和nRF9E5進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣热Q于SPI接口的速度，這個(gè)可以在nRF9E5片內(nèi)8051內(nèi)核中進(jìn)行配置。ShockBurst實(shí)現(xiàn)低速數(shù)據(jù)輸入，高速數(shù)據(jù)輸出，從而降低了系統(tǒng)的平均能耗。在ShockBurst接收方式下，當(dāng)收到一個(gè)有效地址的射頻數(shù)據(jù)包時(shí)，地址匹配寄存器位（AM）和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好寄存器位（DR）通知片內(nèi)MCU把數(shù)據(jù)讀出。在ShockBu

18、rst發(fā)送方式下，nRF9E5自動(dòng)給要發(fā)送的數(shù)據(jù)加上前綴和CRC校驗(yàn)。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完后，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好寄存器位（DR）會(huì)通知MCU數(shù)據(jù)已經(jīng)處理完畢。當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)送和任務(wù)時(shí)，其進(jìn)入空閑方式，nRF9E5在空閑方式下，一旦有任務(wù)要處理時(shí)，其能夠在很短的時(shí)間內(nèi)就進(jìn)入ShockBurst接收方式和ShockBurst發(fā)送方式?？臻e方式下，晶體振蕩器依然工作，配置字中的內(nèi)容不至于丟失。3.3 載波檢測(cè)在ShockBurst接收方式下，當(dāng)出現(xiàn)nRF9E5工作信道內(nèi)的射頻載波時(shí)，載波檢測(cè)引腳（CD）被置高，這個(gè)特性很好的避免了同一工作頻率下不同發(fā)射器數(shù)據(jù)包之前的碰撞。當(dāng)收發(fā)器準(zhǔn)備發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，它首先進(jìn)入接收方式并探

19、測(cè)所工作的信道是否空閑。載波檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)一般比靈敏度低5dB，比如，靈敏度為-100dBm，載波檢測(cè)功能探測(cè)低至-105dBm的載波。也就是說(shuō)，載波低于-105dBm，載波檢測(cè)信號(hào)為低（一般為0），高于-95dBm，則載波檢測(cè)信號(hào)為高（一般為VDD），介于-10595dBm之間，載波檢測(cè)信號(hào)可能為低也可能為高。3.4nRF9E5的引角及電氣參數(shù)supply voltageVDD -0.3Vto +3.6VVSS 0VInput VoltageVI -0.3Vto VDD+0.3VOutput VoltageVO -0.3V to VDD+0.3VTotal Power DissipationPd

20、(TA=85C) 230mWTemperatureOperating Temperature -40Cto+85CStorage Temperature -40Cto+125C圖2 nRF9E5引角詳圖第四章 無(wú)線表決器數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)4.1傳輸系統(tǒng)模型無(wú)線接收模塊大型顯示器 usb接口 無(wú)線發(fā)射模塊（表決器終端）無(wú)線發(fā)射模塊（表決器終端）無(wú)線發(fā)射模塊（表決器終端）無(wú)線發(fā)射模塊（表決器終端） 圖4.1 系統(tǒng)模型無(wú)線表決器系統(tǒng)分為三個(gè)主要部分：1.無(wú)線發(fā)射模塊（表決器終端），一般的會(huì)議表決系統(tǒng)中，每位參加會(huì)議人員手中有一個(gè)表決器終端，上面有三個(gè)鍵。分別為“同意”,“不同意”，和“棄權(quán)”.當(dāng)開(kāi)始表決時(shí)

21、，每位按下相應(yīng)的一個(gè)鍵。由表決器終端產(chǎn)生一個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)，并發(fā)送出去。2.無(wú)線接收模塊，接收無(wú)線數(shù)據(jù)。對(duì)信息進(jìn)行匯總后，通過(guò)USB接口送入計(jì)算機(jī)。3.對(duì)上一模塊傳送的數(shù)據(jù)通過(guò)相應(yīng)的程序進(jìn)行分類，累加，整理，最終送顯示器顯示會(huì)議表決結(jié)果。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)三種。本系統(tǒng)由于實(shí)際應(yīng)用的需要，由于位PC機(jī)，主接收器和多臺(tái)數(shù)據(jù)終端組成。主接收器和數(shù)據(jù)終端之前的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)nRF9E5進(jìn)行，構(gòu)成點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)多無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)中，PC機(jī)和數(shù)據(jù)終端之間的無(wú)線通信采用433MHz的頻段作為載波頻率。為了避免同頻干擾的問(wèn)題，系統(tǒng)采用TDMA（Time Division Multipl

22、e Access）通信技術(shù)。主接收器采用逐一掃描的方式探測(cè)各個(gè)數(shù)據(jù)終端有沒(méi)有收發(fā)通信請(qǐng)求或其它任務(wù)；數(shù)據(jù)終端則采用中斷方式，對(duì)主接收器發(fā)出的地址信息進(jìn)行處理，若與本機(jī)地十相符則執(zhí)行命令。由此可見(jiàn)，上位PC機(jī)與數(shù)據(jù)終端的通信轉(zhuǎn)化為主接收器與數(shù)據(jù)終端間的通信，以及PC機(jī)與主接收通過(guò)串口（USB或UART）間的通信。整個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示。圖4.2 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)4.2 通信協(xié)議通信協(xié)議是通信雙方為實(shí)現(xiàn)信息交換而制定的規(guī)則。本系統(tǒng)采用時(shí)分多路訪問(wèn)通信技術(shù)（TDMA），將點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信方式轉(zhuǎn)化為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，因此必然涉及信源與信宿之間建立通信連接時(shí)的地址匹配問(wèn)題。由于主接收器與數(shù)據(jù)

23、終端之間的通信可能會(huì)受到其它數(shù)據(jù)終端或外界環(huán)境的干擾而發(fā)生錯(cuò)誤，因此，需要通信協(xié)議來(lái)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴RF9E5只有一種協(xié)議格式，其中的前綴也就是數(shù)據(jù)，設(shè)備地址包括本機(jī)的地址和主接收器的地址，CRC校驗(yàn)可進(jìn)行選8位或16位。在本系統(tǒng)中，是由一臺(tái)中央監(jiān)控設(shè)備CMS（center monitering system）和多臺(tái)遠(yuǎn)程終端節(jié)點(diǎn)RTN（remote terminal nodes）組成的多任務(wù)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。CMS可與在其信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)的RINT進(jìn)行直接通訊，在其工作信號(hào)覆蓋范圍之外的RIN通過(guò)其它節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)載信號(hào)實(shí)現(xiàn)與CMS的間接通訊。同時(shí)，CMS能夠根據(jù)接收的數(shù)據(jù)內(nèi)容判斷信號(hào)來(lái)自哪一個(gè)RT

24、N節(jié)點(diǎn)。為此，需把系統(tǒng)通訊協(xié)議設(shè)置為下列格式：表1 通訊協(xié)議設(shè)置Prea-mbleAddPayloadCRCJidMidYidXDataPreamble為引導(dǎo)字節(jié)；Add為接收機(jī)地址；Payload為有效加載數(shù)據(jù)（包括接收機(jī)識(shí)別碼Jid、目的機(jī)識(shí)別碼Mid、源信號(hào)機(jī)識(shí)別碼Yid及Data字：狀態(tài)字X=1時(shí)Data為命令字，X=0時(shí)Data為濃度數(shù)據(jù)）；CRC為校驗(yàn)碼。nRF9E5處于發(fā)射模式時(shí)，Add和Payload由微控制器按順序送入射頻模塊nRF9E5,Preamble和CRC由nRF9E5自動(dòng)加載。接收模塊時(shí)，nRF9E5先接收一數(shù)據(jù)包，分別驗(yàn)證Preamble、Add和CRC正確后，再

25、將Payload數(shù)據(jù)送入微控制器處理；當(dāng)接收機(jī)微處理器判斷Payload中的Payload中的Jid和本機(jī)識(shí)別碼號(hào)一致時(shí)，繼續(xù)處理后繼數(shù)據(jù)，否則放棄該數(shù)據(jù)包。要實(shí)現(xiàn)上述數(shù)據(jù)通訊功能，需進(jìn)行nRF9E5初始化配置和用戶程序設(shè)計(jì)。nRF9E5子系統(tǒng)初始化配置：在nRF9E5模塊中，特殊寄存器RF-Register包含10個(gè)字節(jié)，其配置字內(nèi)容可決定射頻模塊nRF9E5的工作特性，表1列出本設(shè)計(jì)中特殊寄存器RF-Register需要配置的基本參數(shù)（文中未述及的參選用默認(rèn)值）。表2 RF-Register寄存器部分字節(jié)配置說(shuō)明名 稱設(shè)定值（二進(jìn)制）說(shuō) 明CH-NO0 0111 0101載波頻率為868.

26、2MHzHRFEQ-PLL1設(shè)定PLL工作模式PA-PWR11輸出功率為10dBmRX-PW001接收地址字長(zhǎng)為1byteRX-PW0010 0000接收有效字節(jié)長(zhǎng)度8bytesTX-PW0010 0000發(fā)射有效字節(jié)長(zhǎng)度8bytesPX-ADDRESS1110 0111接收地址名0xE7hUP-CLK-EN0外部時(shí)鐘禁止XOF011晶體振蕩器16MHz頻率CRC-EN1使能CRC校驗(yàn)功能CRC-MODE0使用8位CRC校驗(yàn)碼系統(tǒng)通訊時(shí)，各模塊處于正常接收狀態(tài)：收發(fā)使能位TRX-CE=1且方式選擇位TX-EN=0。在運(yùn)行過(guò)程中，可由用戶編程修改TX-EN=1使各字節(jié)工作于發(fā)射狀態(tài)。本系統(tǒng)設(shè)定C

27、MS和所有RTN的地址ADD均為0xE7h，這樣，系統(tǒng)內(nèi)CMS和所有RTN之間可以互相通訊，從而避免了其它系統(tǒng)的干擾。各節(jié)點(diǎn)識(shí)別碼長(zhǎng)度根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)級(jí)數(shù)和容量配置，繼承關(guān)系分配地址；通訊時(shí)，通過(guò)對(duì)目的機(jī)代碼Mid和接收機(jī)代碼Jid的比較和識(shí)別，不斷修改接收機(jī)代碼Jid，直至Jid=Mid為止，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的自動(dòng)雙向?qū)ぶ贰?.3微處理器用戶程序該系統(tǒng)的處理器用戶程序包括CMS用戶程序和RTN用戶程序，而它們又分別包括主程序和中斷子程序兩部分。 CMS用戶程序1.CMS主程序（1）當(dāng)Flagi=1時(shí)，CMS對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和排序記錄，輸出端P0.3=1；最后將Flagi清0。（2）當(dāng)Sleep=

28、1時(shí)，由CMS發(fā)送命令字(X=1)到指定節(jié)點(diǎn)，最后將Sleep清0。此時(shí)，Mid為目的機(jī)識(shí)別碼，Yid=0x000h，接收機(jī)識(shí)別碼Jid可由CPU根據(jù)Mid高四位自動(dòng)產(chǎn)生。2.CMS中斷子程序（1）串行通信口接收計(jì)算機(jī)命令信號(hào)，置Sleep=1。中斷優(yōu)先級(jí)為最高。（2）RD1=1時(shí)中斷CPU，接收某節(jié)點(diǎn)RTNi信號(hào)，置標(biāo)志字Flagi=1。中斷優(yōu)無(wú)級(jí)為次高。（3）用定時(shí)器2監(jiān)控各節(jié)點(diǎn)通訊記錄：若在定時(shí)器2的一個(gè)定時(shí)周期T2內(nèi)判斷出某節(jié)點(diǎn)一直沒(méi)有發(fā)送信號(hào)，則會(huì)默認(rèn)相應(yīng)棄權(quán)信息，其中，T2為系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)和CMS通訊一次的最大遲滯時(shí)間，中斷優(yōu)先級(jí)為次低。（4）定時(shí)器1定時(shí)中斷CPU，將內(nèi)存數(shù)據(jù)送上位

29、計(jì)算機(jī)顯示處理，中斷優(yōu)先級(jí)為最低。 RTN用戶程序1.RTN主程序當(dāng)Flagi=1時(shí)，CPU對(duì)Payload作如下處理后，最后將Flagi清0。 （1）若接收的數(shù)據(jù)包中，Mid=0x000h,Yid為RTNj識(shí)別碼，則數(shù)據(jù)來(lái)自下級(jí)節(jié)點(diǎn)RTNj，需凈數(shù)據(jù)繼續(xù)向CMS方向轉(zhuǎn)發(fā)。在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包中，Jid內(nèi)容由CPU對(duì)本機(jī)識(shí)別碼的四位識(shí)別位清0獲得，其它數(shù)據(jù)不變。（2）若接收的數(shù)據(jù)包中，Mid為下級(jí)節(jié)點(diǎn)識(shí)別碼，Yid=0x000h，則數(shù)據(jù)來(lái)自CMS，需將數(shù)據(jù)繼續(xù)向下級(jí)路徑轉(zhuǎn)發(fā)。在此轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包中，Jid內(nèi)容由CPU將本機(jī)識(shí)別碼和目的機(jī)識(shí)別碼比較獲得。（3）若接收機(jī)的數(shù)據(jù)包中，Mid為本機(jī)識(shí)別碼，判斷X=1

30、時(shí)執(zhí)行命令字，作相應(yīng)處理。2.RTN中斷子程序（1）ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志EOC=1時(shí)產(chǎn)生中斷，提醒CPU將Add、Jid、Mid、Yid、X=0和表決Data依次送入nRF905模塊，準(zhǔn)備發(fā)射。最后將EOC清0，中斷優(yōu)先級(jí)為低。（2）在RTNi中，RD1=1時(shí)產(chǎn)生中斷，CPU讀取nRF9E5的數(shù)據(jù)，若Payload中Jid為本節(jié)點(diǎn)識(shí)別碼，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并置Flagi=1;否則將Payload丟棄，F(xiàn)lagi不變。中斷優(yōu)先級(jí)為高。此時(shí)，Add=0xFFh,Mid=0x000h,Yid為本機(jī)識(shí)別碼。Jid內(nèi)容由CPU對(duì)本機(jī)識(shí)別碼的四位識(shí)別位置0獲得。4.4 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)4.4.1 系統(tǒng)硬件圖4

31、.3系統(tǒng)硬件圖4.3為無(wú)線數(shù)傳系統(tǒng)中主要接收器的硬件原理圖。數(shù)據(jù)終端的硬件原理與圖4.3類似，只不過(guò)沒(méi)有與PC機(jī)相接的串口部分，并且GPIO口和A/D轉(zhuǎn)換口號(hào)相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入端相連，如溫度傳感器和中斷信號(hào)等。ANT1和ANT2為天線連接引腳，可采用PCB環(huán)形差分天線，晶振工作頻率為16MHz。25AA320為EEPROM，在nRF9E5上電后，系統(tǒng)根據(jù)引導(dǎo)程序，把25AA320中和程序代碼拷貝到nRF9E5的4KB RAM中。LM1117為電源管理模塊，把5V電平轉(zhuǎn)化為nRF9E5可用的3.3V。MAX3232CSE為nRF9E5串口與PC串口間通信的電平轉(zhuǎn)換芯片。由圖4.3可知，用nRF9E5進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常方便。 圖4.4 表決器按鍵電路如圖4.4所示，nRF9E5芯片的P1.0口，P1.1口，P1.2口，（P1.0口 表示同意，P1.1口表示不同意，P1.2口表示棄權(quán)），分別與+5.0V電壓相連。中間