是无线网络通信任务程序。程序任务主要负责接收从NRF51822发送(串口方式)过来的数据,然后对数据进行打包和校验,打包成ATKP格式并校验无误后发送到atkpRxAnlTask的接收队列里,同时回传一帧数据给NRF51822。
解放军电子工程学院 焦传海 将nRF9E5 UHF多段射频收发芯片应用于有源超高频(UHF)射频识别(RFID)系统中,给出了射频收发电路原理图和读写器设计框图及软件配,系统tOT作频率为433MHz
射频识别(Radio F requencyIdentification,RFID)技术是一种利用无线射频通信实现的非接触式自动识别技术,与目前广泛采用的条形码技术相比,RFID具有容量大、识别距离远、穿透能力强、抗污性强等特点。
RFID技术已经发展得比较成熟并获得了大规模商用,但超高频RFID技术相对滞后。本文分析了射频芯片nRF9E5的功能特性,并将其用于REID系统中,设计了一套有源超高频(UHF)RFID系统。
射频芯片的选取
目前,发展较为成熟的RFID系统主要是125kHz和13.56MHz系统,相应的RFID专用芯片也较多,主要有TI公司的S6700系列,NXP公司的MIFARE系列等。然而,用于UHFRFID的专用芯片却很少,TI公司和NXP公司虽然宣称已经量产符合Gen2的RFID芯片,但由于各种因素,还没能真正大量投入使用。再者,为了满足用户对远识别距离的要求,一般需使用有源UHF RFID系统,而目前有源UHF RFID专用芯片更是难觅其踪。所以,需要寻找一款适合超高频RFID且易于开发的低成本射频芯片,来设计有源UHF RFID系统。
随着集成电路产业的发展,8051内核已经被集成到各种片上系统(SoC)中,这些SoC具有更多的功能、更快的速度、更小的体积和功耗,同时可以继续使用8051MCU几十年来积累的各种应用软件资源,具有广阔的发展空间。许多国际知名公司,如TI、ATMEL、Chipcon、Nordic等都推出了各种兼容8051内核的新一代短距离无线通信芯片,Chipcon在2006年初被TI公司所收购。通过分析比较发现,Chipcon公司的CCl010和Nordic公司的nRF9E5都可用于UHFRFID系统,而nRF9E5体积更小、成本更低,且具有一些独特的功能。
nRF9E5功能分析
・结构组成
nRF9E5内嵌805 1兼容微控制器、RF收发器和4通道10位A/D转换器,其功能结构如图1所示。
nRF9E 5的片内微控制器与标准805l兼容,指令时序与标准8051稍有区别。中断控制器支持5个扩展中断源:ADC中断、SPI中断、唤醒中断和两个无线收发中断。此外,还扩展了两个数据指针,使得片外RAM存取数据更为方便。
nRF9E5内置收发器具有与单片射频收发器nRF905相同的功能,可通过片内MCU的并行口或SPI口与微控制器通信。收发器由频率合成器、功率放大器、调制器和接收单元组成。输出功率、频道和其他射频参数可通过对特殊功能寄存器RADIO编程进行控制。在发射模式(TX)下,最小工作电流仅为9mA(输出功率一10dBm),接收(RX)模式下的工作电流为12.5mA,掉电模式下的工作电流仅为2.5μA。可见,nRF9E5的功耗很低,比较适宜应用到有源RFID系统中,以延长电池寿命。
・载波检测
载波检测是nRF9E5的一大特色功能。在ShockBurst接收方式下,当工作信道内有射频载波出现时,载波检测引脚(CD)被置高。也就是说,当收发器准备发送数据时,它首先进入接收模式并检测所工作的信道是否可以发送数据(信道是否空闲),这是一种简单的传输前监听协议。载波检测的标准一般比灵敏度低5dB,比如,灵敏度为-100dBm,载波检测功能探测低至-105dBm的载波。这个特性很好地避免了同一工作频率下不同发射器数据包之间的碰撞,对于解决RFID系统中的碰撞问题很有帮助。
・ShockBurst工作模式
nRF9E5采用N0rdic公司的ShockBurst技术(自动处理前缀、地址和CRC),实现低速数据输入,高速数据输出,从而降低了系统的平均功耗。在ShockBurst接收模式下,当收到一个有效地址的射频数据包时,地址匹配寄存器(AM)和数据就绪寄存器(DR)通知片内MCU把数据读出。在ShockBurst发送模式下,nRF905自动给要发送的数据加上前缀和CR C校验码。当数据发送完后,数据就绪寄存器(DR)会通知MCU数据已经处理完毕。当系统没有发送和接收任务时,将进入空闲方式。ShockBurst技术降低了MCU存储器需求,同时也缩短了软件开发时间。
有源UHF RFID系统设计
・硬件设计
电子标签和读写器是RFID系统中最重要的硬件组成部分,将nRF9E5芯片应用于有源UHF RFID系统(工作频率为433MHz)中,设计有源电子标签电路和读写器框图。
有源RFID系统中的电子标签是自带电池的,可以主动发送信号,而不像无源标签需要读写器发出的无线电波能量激活才能工作。nRF9E5具有小体积、低功耗、优越的电源管理方式和极少的外围器件等特点,非常适用于有源电子标签中。
图2是有源标签的基本框图,其中电池可采用普通的3V纽扣电池,图3是射频收发电路的原理图,ANTl和ANT2为天线连接引脚,采用PCB环形差分天线,可以进一步减小标签的体积。25320为EEPROM,在nRF9E5上电后,系统根据引导程序,把25320中的程序代码拷贝到nRF9E5的4KB RAM中。晶振工作频率为16MHz,为了得到精确的内部偏置电压,通常在引脚IREF和地之间接一个阻值为22k Q,误差为1%的电阻。
RFID读写器的任务是控制射频模块向标签发射读取信号,并接收标签的应答,对标签的对象标识信息进行解码,将对象标识信息连带标签上其他相关信息传输到主机以供处理。读写器基本结构如图4所示,可以将读写器简化为控制系统和由射频收发器组成的射频模块两个基本的功能块。
控制系统通常采用ASIC组件和微处理器来实现,主要功能有:与应用系统软件进行通信,并执行从应用系统软件发来的动作指令;控制与标签的通信过程;信号的编码与解码;执行防碰撞算法;对读写器和标签之间传送的数据进行加密和解密;进行读写器和标签之间的身份验证。射频模块的主要功能是:产生高频发射能量;对发射信号进行调制,用于将数据传输给标签;接收并解调来自标签的射频信号。
在所设计的系统中,读写器中的射频模块与有源标签中的射频模块电路类 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 似,只是为了更有效地传输射频信号,采用单端连接的50Ω阻抗天线,需要在芯片天线连接引脚和天线之间加一个匹配网络,如图5所示。
控制系统中的微控制器可采用高性能的单片机或ARM处理器,数字处理单元可以采用DSP或FPGA进行设计,而RS-232串口、以太网口是为和PC提供更多的接口选择,这些内容很多文献已做了大量研究,这里不再详述。在本系统中,采用三星的ARM9$3C2440A作为微控制器,将Xilinx Spartan-3E系列FPGA XC3S500E用作数字处理单元。
・通信协议标准
由于读写器与标签之间的通信可能会受到其他数据终端或外界环境的干扰而发生错误,因此,需要通信协议来保证数据传输的可靠性。nRF9E5的协议格式参见表1,其中,前缀就是数据头,设备地址包括读写器地址和标签地址,CRC校验码可选为8位或16位。
目前生产RFID产品的很多公司都采用自己的协议标准,国际上还没有统一的标准。就发展趋势来看,对于超高频(UHF)RFID系统,ISO/IEC 18000-7(针对433MHz有源RFID系统)和EPCglobal Classl Gan2(针对860MHz ~960MHz无源RFID系统)协议标准,有望成为统一的国际标准。本文所设计的RFID系统通信协议依据ISO/IEC 18000-7协议标准。读写器到标签的通信数据格式参见表2,其中用户ID、标签ID和参数为可选项,由命令类型决定是否选用。标签到读写器广播式响应的通信数据格式参见表3。
・软件配置
在整个系统的软件设计中,无线射频数据的传输是最主要的部分。首先要对nRF9E5进行初始化配置,这可以通过设置RF配置寄存器来完成,配置内容包括工作频率、输出功率、自动重发功能、校验码长度等。部分代码如下。
#define HFREQ_PLL 0//0=433MHz,1=868/915MHz
#define PA_PWR 3 //0=最小功率,…,3=最大功率
接define CRC_MODE 1//0=8位校验码,1=16位校验码
无线数据发送和接收的流程分别如图6和图7所示。图中TRX_CE为发送和接收使能寄存器位,DR为数据就绪寄存器位,AM为地址匹配寄存器位,AUTO_RETRAN为自动重发寄存器位。ShockBurst工作模式在前文已有介绍。
本系统防碰撞问题尚未完全解决,在实际应用中,需要重点考虑。除前文提到nRF9E5的载波检测功能外,还需要有专门的防碰撞算法。目前,用的较多的方法是ALOHA法和二进制树搜索算法,以及由它们改进发展得到的一系列算法,见参考文献5~7。
结束语
nRF9E5是目前外接元件需求最少的单片RF收发芯片之一,覆盖了国际上通用的ISM频段,具有很多优良的特性,适于构建各种无线数传通信平台,文中将其应用于RFID系统中,设计了一套有源UHF RFID系统,实验测试显示,最大通信距离近100米,有效识别距离超过20米。这只是初步尝试,更多工作需要深入研究,系统实用性有待于进一步验证。
IEEE推出802.16m标准 兼容WiMAX和4G
据美国电气电子工程学会(IEEE)最新公布的802.16无线宽带技术草案文本,该机构目前正在研究一项无线传输新标准――802.16m。据称新标准至少还需一到两年才能出台,IEEE的文件显示,使用该标准后,无线数据传输速率可达1Qb/s。事实上,802.16m是满足速率达1Gb/s的nomadic传输模式或高效强信号模式所必需的条件。
据报道,802.16m标准在快速移动状态下的传输速率可达1 OOMb/8。新标准之所以能达到以上速率,主要归功于MIMO(多输入多输出)技术,802.11g和802.11n标准路由器及接入节点目前已广泛采用MIMO技术。54Mb/s的路由器在采用了MIMO技术之后,理论传输速率可达108Mb/s。
IEEE委员会表示,802.16m标准不属于WiMAX标准,但可以在两标准之间建立一个共享平台。据称802.16m标准还可以兼容未来的4G标准网络,预计4G无线网络两到三年之后会在手机中得到应用。4G技术将以OFDMA标准为基础,到时目前的WCDMA和CDMA2000两项标准将不再使用。而IEEE表示,802.16m标准将兼容OFDMA技术。
802.16m标准将大大提高移动设备的数据传输速率,但IEEE打算首先将该技术应用于军事领域,然后才向民用市场全面推广。IEEE的一份有关802.16m标准的文件显示,应用于军事将有助于推动该项标准早日出炉。
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
24G无线射频芯片(nRF24LE1)
24G无线射频芯片(nRF24LE1)
产品简介
供应:无线收发芯片,无线芯片,射频芯片,无线射频芯片,无线模块,射频模块,无线射频模组,无线数传模组,无线收发模组,音频模组及相关的开发评估系统等。
24G无线芯片:nRF24LE1
nRF24LE1采用了Nordic最新的无线和超低功耗技术,在一个极小封装中集成了包括24GHz无线传输,增强型51 Flask高速单片机,丰富外设及接口等的单片Flash芯片,是一个综合了性能及成本的完美结合,很适合应用于各种24GHz的产品设计。
NORDIC最新推出nRF24LE1=24GHz+Flash 51+ADC+DAC+I2C+PWM+UART+SPI。
快速参数
■频段:24GHz
■速率:250k/1M/2Mpbs
■RF功率:0dBm
■工作电压:19~36V
■I/O电压:19~36V
■工作温度:-40~85℃
■封装:QFN24/QFN32/QFN48
■协议:收发CRC效验,地址匹配,载波监听,自动应答,6路接收
主要特性
■内嵌24GHz低功耗无线收发内核nRF24L01P,250 kbps,1 Mbps,2 Mbps空中速率
■高性能51内核(12倍工业标准51速度),16 kbytes Flash,1 kbyte data RAM,1 kbyte NV data RAM
■具有丰富的外设资源,内置128 bit AES硬件加密,32位硬件乘除协处理器,,6-12位ADC,两路PWM,I2C,UART,硬件随机数产生器件,WDT,RTC,模拟比较器…
■提供QFN24,QFN32,QFN48多种封装,提供灵活应用选择
■灵活高效的开发手段,支持Keil C,ISP下载,是开发无线外设,RFID,无线数传等有力工具及平台
应用领域
■无线鼠标,无线键盘,无线摇杆
■玩具,RFID,无线遥控,医学参数监测
■无线语音,工业控制及无线数据采集
■迅通科技是Nordic(挪威)中国代理商,专营Nordic全线产品,供应:无线芯片,无线模块,射频模块,射频芯片,无线射频芯片,无线射频模组以及相关的开发评估系统。
无线芯片型号:
nRF24LE1,nRF24L01,nRF24L01+,nRF24LU1,nRF24z1,nRF905,nRF9E5,nRF24AP1,nRF24AP2,nRF2402G,nRF2401AG,nRF24E1G;
无线模块型号:
PTR4000,PTR400PA,PTR5000,PTR6100,PTR6100+,PTR6100M,PTR6100PA,NX105PA,NX101A,NX107PA,PTR8000,PTR8500+,PTR8500等。
4G无线USB模块(uPR100)
24G无线USB模块(uPR100)
产品简介
24GHz频段嵌入式超小型无线USB模块=无线2Mbps+16K Flash MCU+USB20
模块型号:uPR100
·芯片:nRF24LU1+
·工作频段:24GHz
·最大速率:2Mbps
·最大发射功率:0dBm
·内置24GHz PCB天线
·工作方式:半双工
·频道数:125满足多点及跳频通信需要
·调制方式:GFSK
·接收灵敏度:-85dBM@1Mbps
·频道切换时间:130us
·工作电压:USB40-55V,RF及MCU30-35V
·平均工作电流(RF+MCU):24mA
·待机电流:480uA
·尺寸:PCB约18*12mm
·增强型8051内核,16K Flash+2K+256B RAM,UART/SPI,可纺程I/O
·USB20接口,完全支持12Mbps全速,12个Endpoint
·开阔地传输距离:约10-20M左右。
型号 uPR100
产量 50000
价格 0
最小起订量 1
运输方式 快递发货
公司名称 深圳蓝科迅通科技有限公司
LM1117是一个低压差电压调节器系列。其压差在12V输出,负载电流为800mA时为12V。它与国家半导体的工业标准器件LM317有相同的管脚排列。LM1117有可调电压的版本,通过2个外部电阻可实现125~138V输出电压范围。另外还有5个固定电压输出(18V、25V、285V、33V和5V)的型号。
1LM1117S是固定输出33v的,你的电路压降太大 ,芯片负担功耗过多,可以采用降低输入电压的方式解决
2用的什么单片机?是用SPI的方式连接的吧?设置对了没?单片机有无晶振,有无屏蔽?是否与nrf相互干扰,(avr之类的的还有熔丝位设置),暂时就想到这么多,仅供参考
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