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2.4 GHz无线鼠标键盘接收器的设计

作者: 时间:2010-12-03 来源:网络 收藏

1.2 MCU部分
MCU的复位电路采用由R108和C105组成的RC积分电路实现上电复位功能。上电瞬间,由于电容电压不能突变,所以复位引脚为低电平,然后电容开始缓 慢充电,复位引脚电位开始升高,最后变为高电平,完成芯片的上电复位。HT82K95E微控制器内部还包含一个低电压复位电路
(LVR),用于监视设备的供电电压。如果设备的供电电压下降到0.9 V~VLVR的范围内并且超过1 ms的时间,那么LVR就会自动复位设备。
应当注意的是对于该设备的复位电路,还应加1个二极管1N4148,接法如图2中的VD100。如果不加此二极管,设备在第一次使用时能够正常复位,但在以后的使用却无法正常复位,原因是电容中的电荷无法释放掉,而该二极管可以通过整个电路快速释放掉电容中的电荷。
由于nRF24L01的数据包处理模式支持与单片机低速通信而无线部分高速通信,并且nRF24L01内部有3个不同的RX FIFO寄存器和3个不同的TX FIFO寄存器,在掉电模式下、待机模式下和数据传输的过程中MCU可以随时访问FIFO寄存器。这就允许SPI接口低速传送数据,并且可以应用于MCU 硬件上没有SPI接口的情况下。因此在设计中使用HT82K95E的PA口模拟SPI总线与nRF42L01的SPI接口通信。
1.3 无线接收部分
无线接收部分电路图如图3所示。由于nRF24L01是工作于2.4的高频元件,因此,系统的PCB设计的好坏,直接影响系统的性能。在设计时,必须考虑到各种电磁干扰,注意调整电阻、电容和电感的位置,特别要注意 电容的位置。nRF24L01模块的PCB为双面板,底层不放置任何元件,在地层,顶层的空余地方(除天线衬底之外)都覆上铜,并通过过孔与底层的地相 连。

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/187697.htm

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2 协议分析
2.1 nRF24L01无线通信协议
2.4无线通信协议分为3层:物理层、数据链路层和应用层。物理层包括GFSK调制和解调器、接收和发送滤波器、射频合成器、SH接口和电源管理,主要完 成数据的调制解调、编码解码、FHSS跳频扩频和SPI通信。数据链路层主要完成解包和封包过程。该协议有2种基本的封包:数据包和应答包。数据包格式如 表1所示。

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前导码用来检测0和1,nRF24L01在接收模式下去除前导码,在发送模式下加入前导码。地址内容为接收机地址,地址宽度是3、4或5字节,可以对接收通道和发送通道分别进行配置,接收端从接收到的数据包中自动去除地址。
封包控制域的格式如表2所示。数据长度标志位只有在动态数据长度选项使能时才有效,6位可以表示传输的数据域字节数从0~32字节。标志位用来检测接收到 的数据包是新的还是重发的。自动应答标志位表示这个封包是否需要自动应答。封包可以采用1或2字节的CRC校验。对于应答包来说,数据域是一个可选项,但 是如果使用该选项的话应该使能动态数据长度特性。应用层按照设计需要可以是和鼠标等HID类设备。

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这两种封包在应用层协议中的用途不同。数据包主要用于传送发射端和接收端之间的数据信息,应答包则是在自动应答功能选项被使能之后才会出现的,以便于发送 端检测有无数据丢失。一旦数据丢失,则通过自动重发功能将丢失的数据恢复。增强型的ShockBurst模式可以同时控制应答和重发功能而无需增加MCU 工作量。
在SCK时钟控制下,数据在主从设备间传输,而且严格地遵守SPI通信的时序。作为接收端(PRX),nRF24L01通过2.4无线通信技术与发射端(PTX)进行数据交换。收发器接收到数据后,通过中断nIRQ通知MCU已接收到数据,可以进行读入操作,然后MCU通过 MISO数据传输线读入数据。nRF24L01在接收到数据之后,会自动切换到发送模式发送应答信号给发射端(PIX),这样就完成了一次数据传输过程。



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