PIC單片機設(shè)計的IAI無線模塊測試板

近年來，由于數(shù)據(jù)通信需求的推動，加上半導(dǎo)體、計算機等相關(guān)電子技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，短距離無線與移動通信技術(shù)也經(jīng)歷了一個快速發(fā)展的階段。短距離無線通信通常指的是l00m到200m以內(nèi)的通信。

它被廣泛應(yīng)用于無線數(shù)據(jù)采集、無線水表、煤氣表、電力表抄表、工業(yè)遙控、遙測、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、樓宇自動化、安防、機房設(shè)備無線監(jiān)控、家庭自動化數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)等領(lǐng)域。

美國Silicon Laboratories公司作為專業(yè)的無線芯片開發(fā)和生產(chǎn)商，它的IAI系列無線芯片具有集成度高，外圍元件少，功耗低，性能穩(wěn)定可靠，芯片內(nèi)部集成了FSK無線收發(fā)必需的全部功能模塊，包括多邊帶PLL合成器、PA、LNA、混頻器、基帶濾波器、中頻放大器、信號強度指示RSSI、數(shù)據(jù)質(zhì)量偵測DQD、電池電壓偵測、AFC和微控制器等，非常適合用于短距離無線通訊產(chǎn)品。本文介紹了貝能科技采用IA4421芯片開發(fā)的兩種無線通訊模塊PHY和EV-IA4421-433M-3（如圖1，圖2）。PHY模塊是不帶MCU而向外提供一個SPI接口；EV-IA4421模塊是帶MCU并向外提供一個串口。這樣可以方便用戶使用和開發(fā)。

圖1 PHY

圖2 EV-IA4421
針對這兩種模塊，我們設(shè)計了一個適用這兩種模塊的測試評估板。該測試板可以對這兩個模塊進行設(shè)置（主要對IAI4421寄存器設(shè)置），這樣方便客戶評估，測試IA系列產(chǎn)品的的性能。

基本概述：

該測試板的組成采用PIC單片機PIC16F777作為主控芯片；一個LCD1602作為顯示器件；4個輕觸按鍵作為作為用戶輸入；一個可以連接電腦的串口；還有連接兩通訊模塊的接口。用戶可以通過按鍵和LCD可以很直觀地對IAI4421芯片寄存器、通訊速率等進行設(shè)置，還可以通過LCD監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸過程的正確性和完整性。

本文主要介紹該測試板的一些主要功能和原理以及其使用的方法，以便大家對其有一個初步的了解。

主要功能：

● 可設(shè)置4位的發(fā)射地址碼：用戶可以通過菜單設(shè)置4位的地址即0~F，并與從機地址設(shè)置對應(yīng)，這樣就可以不受其他模塊的干擾，可以多個模塊同時工作。
● 可設(shè)置模塊的工作頻段：由于IAI系列芯片支持3頻段分別為433MHZ、868MHZ、915MHZ，通過設(shè)置不同的頻段可以適應(yīng)使用不同頻段的硬件。

● 可設(shè)置模塊的發(fā)送速率：芯片支持不同的發(fā)射速率，用戶可以根據(jù)需要進行調(diào)整；

● 可設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)的時間間隔和發(fā)送的次數(shù)；

● 可以設(shè)置串口波特率（與硬件連接相對應(yīng)）；

● 可顯示接收數(shù)據(jù)的內(nèi)容和接收數(shù)據(jù)的次數(shù)，當前通訊速率等信息；

硬件組成框架：

各部分硬件接口：

● LCD1602接口(圖3)

LCD1602采用8數(shù)據(jù)線接口(data0-data7)，有利于快速刷新需要顯示的數(shù)據(jù)，RS、RW、E三線控制。

● 串口電路（圖4）

串口電路采用MAX232作為電平轉(zhuǎn)換芯片，與電腦連接，接收電腦 的輸入命令。TX串行數(shù)據(jù)輸出（無線接收到的 數(shù)據(jù)）,CRX串行數(shù)據(jù)輸入（要發(fā)送的數(shù)據(jù)）。

圖3 LCD電路接口

圖4 串口電路接口

● EV-IA4421-433M-3模塊接口電路（圖5）

EV-IA4421-433M-3是已經(jīng)帶有一個PIC16F690的模塊。VCC使用5V電源供電；TX、RS作為一個標準的波特率可選的串口作為與測試板之間的通訊，所有對模塊的操作都使用這個串口完成；/PD待機控制，/PD=0時，模塊進入待機狀態(tài)，/PD=1,模塊正常工作；RSSI無線信號強度輸出，輸出電壓和信號強度成正比，是一個模擬信號，測試板通過AD轉(zhuǎn)換對其捕捉。

圖5 EV-IA4421接口電路

● PHY模塊接口電路（圖6）

PHY只需使用5個I/O口即可工作，它采用SPI兼容的控制接口作為數(shù)據(jù)通訊接口。我們測試板也正是使用這種方式與PHY模塊進行諒解的。各個接口功能如下：SCK：SPI串口時鐘輸入；SDI：SPI串口數(shù)據(jù)輸入；NSEL：SPI片選輸入(低電平有效)；SDO：SPI串口數(shù)據(jù)輸出；NIRQ：中斷請求輸出(低電平有效)。

圖6 PHY模塊接口電路

● 按鍵電路（圖7）

四個輕觸按鍵作為用戶的輸入，用戶按鍵的輸入判斷是采用普通的I/O方式。具體每個按鍵定義為：UP鍵用于上移菜單；DOWN鍵用于下移菜 單；ENTER鍵用于確認選擇；SEND用于啟動發(fā)送數(shù)據(jù)。

圖7 按鍵電路

● 電源部分：

考慮到使用的方便性，再電源供電上采用了兩種供電方式：一種直流9V～12V 電源適配器的輸入；另一種是用9V的紐扣電池供電。用戶可采用其中的一種。

以上是該測試板的硬件的主要組成部分，每個部分都只是作了比較簡單的介紹，如果大家想得到更詳細的資料，可以到貝能公司網(wǎng)站(www.burnon.com)上查找 。

軟件組成框架：

軟件流程如圖8所示，軟件系統(tǒng)在MCU中執(zhí)行，分為系統(tǒng)初始化、主循環(huán)流程與中斷服務(wù)程序。下面對其作一個簡單的介紹：

MCU初始化函數(shù)，主要是對MCU定時器設(shè)置、串口、中斷設(shè)置和各個端口的輸入輸出設(shè)置等等；

按鍵事件管理函數(shù)，它定時檢測按鍵板上的按鍵輸入，設(shè)置和保存相應(yīng)的標志位，并把按鍵對應(yīng)信息映射成相應(yīng)的驅(qū)動事件；

主循環(huán)函數(shù)是整個軟件系統(tǒng)的一個核心部分，各種事件的觸發(fā)和各個用戶接口管理都由這個函數(shù)完成，每個子程序管理著不同功能。

圖8 軟件流程

主循環(huán)是軟件的基本控制部分，它是一個無限時間的循環(huán)，當中包含了許多子程序，諸 如：Check if it’s time to execute events（定時器時間事件處理）、Mode Handler（模式識別處理）、Key Scan Handler（電源管理）、OSD Event Handler（菜單事件處理——當中也包含了按鍵處理）、Debug Handler（調(diào)試處理）。通過這一系列的管理函數(shù)，不斷的檢測事件的發(fā)生并執(zhí)行相應(yīng)的功能操作。

小結(jié)

本文對DEMO板的功能、硬件和軟件作了一個簡單的介紹，該demo板主要是為貝能公司開發(fā)的PHY和EV-IA4421-433M無線模塊提供一個方便的使用和測試平臺，以便用戶可以對其作評估，使其更快地應(yīng)用于產(chǎn)品當中。大家如需對產(chǎn)品作更詳細的了解，請登陸貝能公司網(wǎng)站(www.burnon.com)。