短距离数据无线传输.ppt
点对点短距离数据无线传输-PTR8000,【项目功能】,1.利用两个PTR8000无线通讯模块，实现两个单片机之间的数据无线传输。2.通过完成项目，对无线通讯技术形成一定认识，能熟练运用PTR8000无线通讯模块完成实际项目中的无线数据传输。,【项目知识点与技能点】,1.PTR8000无线通讯模块的外部结构及相 关特性。2.PTR8000无线通讯模块的硬件接口。3.PTR8000无线通讯模块的SPI配置。4.PTR8000无线通讯模块的工作模式及软 件编程。5.ATmega16单片机同步串行口SPI的使用。,【项目知识准备】,1、PTR8000无线通讯模块的外部结构及相关特性1）PTR8000无线通讯模块的外部结构图,2）引脚说明表9.5.1 PTR8000无线通讯模块引脚功能说明,3）产品特性,1.一款超小型、超低功耗、高速率19.2K无线收发器，它具有接收发射合一。2.工作作频率为国际通用的数据传送频段433MHz。3.发射功率+10dBm,高抗干扰GFSK调制，可眺频，数据速率50kbps,独特的载波检测输出，地址匹配输出，数据就绪输出。4.内置完整的通信协议和CRC，只需通过SPI即可完成所有的无线收发传输，无线通信如同SPI通信一样方便。,4）基本电气特性 PTR8000无线通讯模块的基本电气特性如表9.5.2所示。,表9.5.2 PTR8000无线通讯模块的基本电气特性,2、PTR8000无线通讯模块的硬件接口,1）模式控制该接口由 TRX-CE，TX-EN，PWR组成，控制PTR8000的四种工作模式：掉电和SPI编程模式；待机和SPI编程模式；发射模式；接收模式；各种模式的控制方式见表9.5.3。说明：（1）待机模式下功耗约为40uA,此时发射/接收电路均关闭，只有SPI接口工作（2）掉电模式下功耗约为2.5uA,此时所有电路关闭，进入省电状态（3）在待机和掉电模式下PTR8000均不能接收、发射数据，可以进行配置,表9.5.3 PTR8000模式控制,3、PTR8000的SPI口配置 用于SPI接口的有用命令见表。当CSN为低时，SPI接口开始等待下一条指令，任何一条指令均由CNS的高到低的转换开始。,4、PTR8000无线通讯模块的工作模式及软件编程,由于与RF协议相关的高速信号处理部分已经嵌入在模块内部，PTR8000可与各种低成本单片机配合使用，也可以与DPS等高速处理器配合使用；PTR8000提供一个SPI接口，速率有微控制器自己设定的接口速度决定。在RX模式中地址匹配（AM）和数据准备就绪（DR）信号通知MCU一个有效的地址和数据包括已经各自接收完成，微控制器即可通过SPI读取接收数据。在TX模式中PTR8000自动生产导码和CRC效验码，数据准备就绪（DR）信号通知MCU数据传输已经完成。这意味着降低MCU的存储器需求也就是降低MCU成本，同时缩短软件开发时间。,1）配置编程,上电以后MCU首先配置PTR8000模块。先将PWR、TXEN、TRX_CE设为配置模式，MCU通过SPI将配置数据移入PTR8000模块；在掉电和待机模式工作后，配置内容仍有效。配置数据只有当电源撤除后才会丢失。,2）发射模式,（1）当MCU有数据要发送规定节点时，接收节点的地址（TX-address）和有效数据（TX-payload）通过SPI接口传送给PTR8000。应用协议或MCU设置接口速度。（2）MCU设置TRX_CE,TX_EN为高来启动传输（3）PTR8000内部处理 无线系统自动上电 数据包完成（加前导码和CRC校验码）数据包发送（100kbps,GFSK,曼切斯特编码）（4）如果AUTO_RETRAN被设置为高，PTR8000将连续地发送数据包，直到TRX_CE被设置为低。（5）当TRX_CE被设置为低时，PTR8000结束数据传输并将自己设置成待机模式。,3）接收模式,（1）通过设置TRX_CE高，TX_EN低来选择RX模式（2）650us以后，PTR8000监控中心的信息（3）当PTR8000发现和接收频率相同的载波时，载波检测（CD）被置高（4）当PTR8000接收到有效地址时，地址匹配（AM）被置高（5）当PTR8000接收到有效的数据包（CRC校验正确）时，PTR8000去掉前导码，地址和CRC位，数据准备就绪（DR）被置高（6）MCU设置TRX_CE低，进入standby模式（待机模式）（7）MCU可以以合适的速率通过SPI接口读出有效数据所有的有效数据被读出后，PTR8000将AM和DR置低,【硬件电路】发送部分硬件电路图,接收部分硬件电路图,电路图说明,在这个项目中，我们利用两个PTR8000无线通讯模块完成点对点的无线数据传输。两个PTR8000无线通讯模块分别由两片ATmega16单片机控制。接收部分的单片机在读取接收到的数据之后，将数据通过数码管74LS164串行显示模块显示出来。,【软件设计】1、程序流程图,1）发送部分程序流程图,2）接收部分程序流程图,【同步串口SPI】,1、SPI概述 SPI(Serial Peripheral Interface 串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口,允许MCU 与各种外围设备以串行方式进行通信、数据交换。外围设备包括FLASHRAM、A/D 转换器、网络控制器、MCU 等。SPI 系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口,一般使用4 条线:串行时钟线(SCK)、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI 和低电平有效的从机选择线SS(有的SPI 接口芯片带有中断信号线INT 或INT、有的SPI 接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。,2、ATmega16单片机SPI接口控制与数据传输过程,1）控制与传输过程 如图所示为SPI数据传输系统的结构方框图。SPI的数据传输系统由主机和从机两个部分构成，主要由主、从机双方的两个移位寄存器和主机SPI时钟发生器组成，主机为SPI数据传输的控制方。由SPI的主机将SS输出线拉低，作为同步数据传输的初始化信号，通知从机进入传输状态。然后主机启动时钟发生器，产生同步时钟信号SCK；预先将在两个移位寄存器中的数据在SCK的驱动下进行循环移位操作，实现了主从之间的数据交换。主机的数据由MOSI（主机输出从机输入）进入从机，而同时从机的数据MISO（主机输入从机输出）进入主机。数据传送完成，主机将SS线拉高，表示传输结束。,图9.4.1 ATmega16 SPI结构方框图,SPI接口使能时，MOSI、MISO、SCK和SS引脚的控制与数据方向如表所示。,表9.4.1 MOSI、MISO、SCK和SS引脚的控制与数据方向表,3）SS引脚的功能,(1)从机方式 当SPI 配置为从机时，从机选择引脚SS 总是为输入。SS 为低将激活SPI 接口，MISO 成为输出(用户必须进行相应的端口配置)引脚，其他引脚成为输入引脚。当SS 为高时所有的引脚成为输入，SPI 逻辑复位，不再接收数据。SS引脚对于数据包/字节的同步非常有用，可以使从机的位计数器与主机的时钟发生器同步。当SS 拉高时SPI从机立即复位接收和发送逻辑，并丢弃移位寄存器里不完整的数据。,3、ATmega16 SPI接口相关的寄存器简单介绍1）SPI控制寄存器SPCR,Bit 7 SPIE:使能SPI 中断 置位后，只要SPSR 寄存器的SPIF 和SREG 寄存器的全局中断使能位置位，就会引发SPI中断。Bit 6 SPE:使能SPI SPE 置位将使能SPI。进行任何SPI 操作之前必须置位SPE。Bit 5 DORD:数据次序 DORD 置位时数据的LSB 首先发送；否则数据的MSB 首先发送。Bit 4 MSTR:主/从选择 MSTR置位时选择主机模式，否则为从机。如果MSTR为1”，SS配置为输入，但被拉低，则MSTR 被清零，寄存器SPSR 的SPIF 置位。用户必须重新设置MSTR 进入主机模式。Bit 3 CPOL:时钟极性 CPOL 置位表示空闲时SCK 为高电平；否则空闲时SCK 为低电平。Bit 2 CPHA:时钟相位 CPHA 决定数据是在SCK 的起始沿采样还是在SCK 的结束沿采样。,2）SPI的状态寄存器SPSR,Bit 7 SPIF:SPI 中断标志 串行发送结束后，SPIF 置位。若此时寄存器SPCR 的SPIE 和全局中断使能位置位，SPI中断即产生。如果SPI 为主机，SS 配置为输入，且被拉低，SPIF 也将置位。进入中断服务程序后SPIF自动清零。或者可以通过先读SPSR，紧接着访问SPDR来对SPIF清零。Bit 6 WCOL:写碰撞标志在发送当中对SPI 数据寄存器SPDR写数据将置位WCOL。WCOL可以通过先读SPSR，紧接着访问SPDR 来清零。Bit 5.1 Res:保留 保留位，读操作返回值为零。Bit 0 SPI2X:SPI 倍速 置位后SPI 的速度加倍。若为主机(见 Table 58)，则SCK 频率可达CPU 频率的一半。若为从机，只能保证fosc/4。,3)SPI数据寄存器SPDR,SPI 数据寄存器为读/写寄存器，用来在寄存器文件和SPI移位寄存器之间传输数据。写寄存器将启动数据传输，读寄存器将读取寄存器的接收缓冲器。,
