nRFL无线通信专业系统设计.doc

nRF24L01无线通信系统设计学院：电子信息学院专业：电子信息工程姓名：学号：指导老师：摘要本文介绍了一套基于STM32微处理器，结合nRF24L01无线通信模块无线数据传输系统。nRF24L01无线通信系统是基于nRF24L01无线收发芯片，以STM32F103单片机为关键半双工无线通信系统，文中具体叙述了该无线通信系统硬件和软件设计。该系统关键由一个nRF24L01无线通信模块组成，在硬件基础上，结合nRF24L01特点，实现了两个nRF24L01无线通信模块之间通信。关键字：nRF24L0l；STM32；无线通信AbstractThispaperintroducesawirelesscommunicationsystem,asystembasedonSTM32microprocessor,combinedwithnRF24L01wirelesscommunicationmodule.nRF24L01wirelesscommunicationsystemisbasedonnRF2L01wirelesstransceiverchip,halfduplexwirelesscommunicationsystemwithacontrolcoreofSTM32F103MCU.Thispaperdescribesthehardwareandsoftwaredesignofthewirelesscommunicationsystem.ThesystemmainlyconsistsofanRF24L01wirelesscommunicationmodule,basingonthehardwareandcombiningwiththecharacteristicsofnRF24L01,andrealizetheimplementationofcommunicationbetweentwonRF24L01wirelesscommunicationmodules.Keywords：nRF24L01；STM32；WirelessCommunication序言无线方案适适用于布线繁杂或不许可布线场所，现在在遥控遥测、门禁系统、无线抄表、小区传呼、工业数据采集、无线遥控系统、无线鼠标键盘等应用领域，全部采取了无线方法进行远距离数据传输。现在，蓝牙技术和Zigbee技术已经较为成熟应用在无线数据传输领域，形成了对应标准。然而，这些芯片相对昂贵，同时在应用中，需要做很多设计和测试工作来确保和标准兼容性，假如目标应用是点到点专用链路，如无线鼠标到键盘，这个代价就显得毫无必需。本无线数据传输系统采取挪威Nordic企业推出工作于2.4GHzISM频段nRF2401射频芯片。和蓝牙和Zigbee相比，nRF2401射频芯片没有复杂通信协议，它完全对用户透明，同种产品之间能够自由通信。更关键是，nRF2401射频芯片比蓝牙和Zigbee所用芯片更廉价。系统由单片机STM32F103控制无线数字传输芯片nRF2401,经过无线方法进行数据双向远程传输,两端采取半双工方法通信，该系统含有成本低，功耗低，软件设计简单和通信可靠等优点。一、nRF2401无线通信系统设计方案和论证1.1CPU选择本设计中MCU使用CPU是STM32F103xx增强型系列。STM32系列微控制器是由ST意法半导体企业一ARMCortex-M3为内核开发生产32位微控制器（单片机），专为高性能、低成本、低功耗嵌入式应用专门设计。工作频率为72MHz，内置高速存放器（最高可达512K字节内存和64K字节SRAM），能够用于存放程序和节点在工作过程中采集到数据和无线传输数据。含有丰富增强型I/O端口和连接到两条高性能外设总线（AdvancedPeripheralBus，APB）外设。串行外设接口（SPI）提供和外部设备进行同时串行通讯功效，可实现nRF24L01串行口高速通信，经过接口能够被设置工作在主模式或从模式。该系列单片机还内置了快速中止控制器，使得中止间延迟时间大大降低。所以系统设计中选择STM32F103RBT6微处理器拥有以下以下优点：7组16位GPIO口、5组USART串口、多个外部中止口；外设包含多个定时器、SPI通信口、FSMC液晶控制口、12位ADC转换口；最大功耗118mW，待机功耗7uW，属于高性能低功耗微处理器，在很大程度上提升了系统设计nRF24L01无线通信分系统工作性能。1.2无线通信模块选择系统选择nRF24L01无线射频收发模块来实现nRF24L01无线通信分系统通讯，它使用Nordic企业nRF24L01芯片开发而成。nRF24L01是一款工作在2.4~2.5GHz世界通用ISM频段单片无线收发器芯片，集无线收发一体可用于短距离无线数据传输。该芯片内部集成