基于USB接口的无线数据传输系统的设计

Ｄｅｓｉｇｎ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ埂丌腥用　基于Ｕ　Ｓ　Ｂ接口的无线数据传输　系统的设计　Ａ　Ｄｅｓｉｇ　ｎ　ｏｆ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｄａｔａ　Ｔｒａ　ｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＵＳＢ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　■中北大学信息与通信工程学院杨毓王代华祖静　言　通信是信息的交换平台，在人　们的工作和日常生活中起着重要的　发射部分西Ｌ—————————＿＿Ｊ　一　Ｌ——————————一　Ｊ　Ｌ—————————————————－Ｊ　一　—————————————————一　作用。传统的通信技术是通过数据　线和串口／并口将设备连接在一起，　接收部分Ｉ　主机　ｆ　＝　ｉ　ＵＳＢ接口ｌ　Ｉ￣ＩＤ，　ｊ‘　　ｆＰＩＣ单片机ｌ　：　Ｉ射频接收端｝—＜　这样就存在布线　难和其它不方便　的因素。而且传统的ＲＳ２３２串口通　接收到符合的数据包后，通知单片　它的功耗和成本都很低。ｎＲＦ２４０１　机读取数据，单片机将数据通过ＵＳＢ　上的编程采用三线接口方式，单片　接口送给主机，这样就完成了一包　机通过ＤＡＴＡ，ＣＬＫ１，ＣＳ三个引脚对　迅和并口通讯都存在传输速度低、　接口的连接过于复杂等不足。本文　所设计的基于ＵＳＢ接口的无线数据　传输系统利用了ＵＳＢ接口的高传输　速率、即插即用等优点，并结合了无　数据从发射端到接收端的传输。　荤片　ｌ控铂！ｎＲ　２＿　ｎＲＦ２４０１芯片工作在全球开放　ｎＲＦ２４０１芯片进行初始化设置和数　据的输入输出，单片机还可以通过　ＰＷＲ—ＵＰ，Ｃ　Ｅ，ＣＳ三个引脚对其进行　控制，使ｎＲＦ２４０１进入　同的工作　的２　４－２．５ＧＨｚ　ｌＳＭ免申请频段共１２５　线数据传输技术，实现了计算机之　模式。ｎＲＦ２４０１的ＤＡＴＡ引脚是数据　个频点，可满足多频点和跳频的需　间的无线数据通讯，角华决了传统通　引脚，ＳＣＫ引脚是时钟引脚，在时钟　要；最高速率可达１Ｍｂｐｓ，低功耗；　信技术带给我们的不便。　信号的配合下，单片机通过ＤＡＴＡ引　发射功率和频道参数可通过软件设　脚从ｎＲＦ２４０１中读取数据或者把数　置完成。ｎＲＦ２４０１内置地址解码器、　系统硬件设计　据写入ｎＲＦ２４０１。单片机与ｎＲＦ２４０１　ＦＩＦＯ（先入先出栈区）、解调处理器、　基于ＵＳＢ接口的无线数据传输　连接如图２所示。　ＧＦＳＫ滤波器、低噪声放大器、　系统总体方案如图１所示，该系统　频率合成器，功率放大器，晶　ＰＷ　Ｒ＿ＵＰ　由发射和接收两部分组成。其中，　体振荡器等部分构成。ｎＲＦ２４０１　ＣＳ　发射（接收）系统由单片机控制射频　有两种模式：Ｄｉｒｅｃｔ　Ｍｏｄｅ（直接　微控器　ＣＥ　发射模块和单片机控制ＵＳＢ芯片两　ｒ　ｎＲＦ２４０１　模式）和ＳｈｏｃｋＢｕｒｓｔ模式。Ｓｈｏ—　ＣＬＫ１　部分组成。系统的工作过程为：主　ｃｋＢｕｒｓｔ技术采用芯片内部　ＤＡＴＡ　机将数据通过ＵＳＢ接口传给单片　ＦＩＦＯ，数据以较低的速率存在　ＤＲ１　机，数据通过单片机的ＳＰＩ口再传　ＦＩＦＯ中，再以很高的速率　给射频发射模块，最后由射频发射　（１Ｍｂｐｓ）将数据发射出去，因此　图　模块把数据发射出去。射频接收端　ｒ　ｒ　１　ｒ　世界电子元器件２００７．６　ｇｅｃ．ｅｃｃｎ　ｃｏｒｎ　＿１—１—　维普资讯 http://www.cqvip.com

ｉ　计　用Ｄｅｓｉｇｎ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　通过８位Ｉ／Ｏ接口把数据传　数据端ＤＯ—Ｄ７　ＵＳＢ　ＲＸＦ　ＲＤ＃　给外部设备。单片机与　ＦＴ２４５ＢＭ的连接如图３所示。　微控器　单片机对ＦＴ２４５ＢＭ的控　制是通过ＲＸＦ＃，ＲＤ＃，ＴＸＥ＃，　ＷＲ这四个读写控制信号完　成的。当ＲＸＦ＃为低时，表示　ＴＸＥ　ＷＲ　３　主机已经将至少１字节的数　首先对ｎＲＦ２４０１进行参数配置，　据发送到ＵＳＢ的接收缓存区，单片　ＣＳ＝１，ＣＥ＝Ｏ，ＰＷＲＵＰ＝１。ｂｉｔ［１１９：０］　机只需将ＲＤ＃信号由低置高，就可　有１２０何需要配置。这里需要注意　以把ＤＯ—Ｄ７卜的数据读到单片机　的是ｎＲＦ２４０１‘包数据的最大长度　的寄存器中。当ＴＸＥ＃为低时，表示　是２５６何（３２Ｂｙｔｅ），数据段的何数一　片机可以把１字节的数据写入　２５６一地址段的位数一ＣＲＣ的位数。　ＵＳＢ，只需把ＷＲ信号由高变低，就　因此，要想在‘包数据中传输尽可　可以将ＤＯ—Ｄ７上的数据写入ＵＳＢ　能多的数据段的位数，那么应该减　的发送缓存区。注意，当ＴＸＥ＃为高　少地址段的位数和ＣＲＣ的位数。接　时　可以将数据写入ＵＳＢ，这时ＵＳＢ　下来进入突发模式：ＣＳ＝０，ＣＥ＝　的发送缓存区中正在处理上一次写　１，ＰＷＲＵＰ＝１。通过模拟ＳＰＩ口把数　入的数据或是发送缓存　已经写　据和接收方的地址写入ｎＲＦ２４０１。　满。同样，当ＲＸＦ＃为高时，也不能　注意该地址是接收方的地址。最后　从ＵＳＢ芯片中读取数据。　将ＣＥ置低，无线传输芯片把数据发　电路设计可采用总线供电和自　射出去。　供电两种供电方式，总线供电方式　单片机　２　４５Ｂ￣，，Ｉ的控制　是指ＦＴ２４５ＢＭ设备的电源是通过计　ＦＴ２４５ＢＭ芯片是由ＦＴＤＩ（Ｆｕｔｕｒｅ　算机的ＵＳＢ接口供给的，电流要通　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　Ｉ　ｎｔｌ　Ｌｔｄ）公司推出　过该口流入ＦＴ２４５ＢＭ设备。自供电　的第二代ＵＳＢ芯片，它的功能是实　方式是指ＦＴ２４５ＢＭ设备的电源由自　现ＵＳＢ接口与并行Ｉ／０接口之间数　己提供，而不通过主机供给。如果　据的双向传输。它由３．３Ｖ稳压器，　采用总线供电方式，在电源端采用　一ＵＳＢ收发器，锁相环，串行接Ｌ１引擎　个磁珠，可以减少主机和设备的　（ＳＩＥ），ＦＩＦＯ控制器，ＵＳＢ协议引擎，　干扰。同时，在电源端增加去耦和　ＦＩＦＯ接收缓冲区，发送缓冲　，以　旁路电容，可以提高电路的抗干扰　及６Ｍ振荡器，８倍频时钟倍频器等　性。如果电路没有外接一片ＥＥＰＲＯＭ，　组成。一方面，当外部设备有数据　ＦＴ２４５ＢＭ将采用默认的ＶｌＤ、ＰＩＤ、产　要传给主机时，数据通过８位并行　品描述符和电源描述符。　Ｉ／０接口传给ＵＳＢ芯片内部的数据　缓冲区，ＦＴ２４５ＢＭ再将８位并行数　赣　据转化为串行数据，通过ＵＳＢ接口　发射端流程、接收端流程见图　把数据发送给主机；另一方面，当主　４、图５。　机有数据要给外部设备时，先将串　软件设计　行数据通过ＵＳＢ接口存储在ＵＳＢ芯　当外设连接到主机上的ＵＳＢ接　片内部缓存区中，ＦＴ２４５ＢＭ再将串　口时，主机会检测到新硬件，这时需　行数据转化为８位并行数据，然后　安装一个由ＦＴＤＩ公司免费提供的　Ｌ…一…　…　圈４发射端流程图　图５接收端流程图　Ｄ２ＸＸ驱动程序，在该驱动程序中包　含了一个动态链接库（ＤＬＬ）。该ＤＬＬ　由四部分组成：Ｃｌａｓｓｉｃ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｆｕｎｃ—　ｔｉｏｎｓ、ＥＥＰＲＯＭ　Ｉｎｔｅｒｆｏｃｅ、Ｅ￣ｅｎｄｅｄ　ＡＰＩ和ＦＴ－Ｗｉｎ３２　ＡＰＩ。Ｃｌａｓｓｉｃ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ中包括ＦＴ—Ｏｐｅｎ、ＦＴ＿Ｒｅａｄ、　ＦＴＷｒｉｔｅ、ＦＴＣｌｏｓｅ、ＦＴ——ＳｅｔＴｉｍｅＯｕｔｓ　等函数，其功能如表１所示。　调用ＦＴ—Ｏｐｅｎ函数，打开设备。　如果函数的返回值与ＦＴ＿ＯＫ的值相　等，那么函数调用成功，即ＵＳＢ设　备被打开。调用ＦＴ—Ｒｅａｄ函数，从　ＵＳＢ中读取数据。在程序中应该设　维普资讯 http://www.cqvip.com

Ｄｅｓｉｇｎ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ仅丌　用　表１　Ｃｌａｓｓｉｃ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ中部分函数的功能　函数名　ＦＴＯｐｅｎ　＿数相等时，写数才算成功。调用　ＦＴ功能　打开设备　Ｃｌｏｓｅ函数，关闭设备。如果函　数的返回值与ＦＴ—ＯＫ的值相等，　那么函数调用成功，即ＵＳＢ设备被　关闭。　ＦＴ　Ｒｅａｄ　ＦＴ　Ｗｒｉｔｅ　ＦＴ从ＵＳＢ中读取数据　把数据写入ＵＳＢ中　ＳｅｔＴｉｍｅＯｕｔｓ　ＦＴ　Ｃｌｏｓｅ　设置超时时问　关闭设备　结论　本系统采用了ｎＲＦ２４０１无线射　置一个字节型数组，用来存放从ＵＳＢ　作才算彻底完成。调用ＦＴ—Ｗｒｉｔｅ函　　中读取的１字节数据。调用之前需　数，把数据写入ＵＳＢ中。在程序中　频芯片和ＵＳＢ接口芯片ＦＴ２４５ＢＭ，Ｃ单片机进行控制，在主机　设置ＦＴ＿ＳｅｔＴｉｍｅＯｕｔｓ函数的读／写　应该设置一个字节型数组，用来存　通过ＰＩ操作时间，如果实际的读操作时间　放要写入ＵＳＢ发送缓存器的数据，　端用ＶＢ编写了ＵＳＢ软件，实现了两　超过了所设置的时间，那么认为读　数组的长度可以自行设定，但最好　台计算机之间的无线数据传输，解　数失败；只有当规定读入的字节数　不要超过３８４个字节。只有当规定　决了传统通信技术的不足，具有很　与实际读入的字节数相等时，读操　发送的字节数与实际发送的字节　好的应用前景。衄　带温度补偿的智能ＰＣ风扇驱动器　Ａｎｄｉｇｉｌｏｇ公司近Ｉｑ推出两款新　性。新产品能经由单一接脚来整合　进而能减　产品。ａＭＣ８５２０据称是业界首款无　模拟及数字速度控制输入，需使用ＭＣＵ即可实现闭环速度控　少风扇的总体材料（ＢＯＭ）成本。　制和热量温度补偿功能的器件。它　更可靠的高度整合解决方案。　闭环系统对热量管理系统设计　提供了可使风扇运行起来更安静和　师的好处就是，不管风扇本身的特　性如何，风扇速度输出在整个工作　ａＭＣ８５１Ｏ则适合需要开环性能　范围中都将是线性的。由于ａＭＣ８５２Ｏ　的ＰＣ应用、通信、消费电子和工业　具有温度补偿特性，因此基于它实　控制系统。它能为直流无刷风扇提　现的风扇将比标准风扇控制器系统　ｅｔ—　供模拟和数字速度控制，以满足管　更安静和更有效率地运行。ＱｕｉａｒｆＴＭ技术让风扇能以缓慢、渐进　理系统温度、风扇噪音和功耗等关　Ｓｔ键性问题。使用这款器件的直流无　的加速方式来启动，从而能将噪音　刷风扇由于在整个工作周期上可进　的冲击和功耗降到最低　行智能速度管理，因此能够更有效　单相、开环ｏＭＣ８５１０风扇前置　率地运行，从而使得系统可以更低　放大器为系统设计师提供了直接的　的功耗、噪音及温度运行。　ＰＷＭ输入，消除了将来自主处理器　对于计算、消费电子、通信和工　的ＰＷＭ速度控制输入转换成线性　ａｎ　ｈｕｂ　业领域的应用来说，功耗、可靠性和　控制电压的需求，也能减少ｆ噪音仍然是风扇设计师和用户所面　的物料。除了这些特性及ＱｕｉｅｔＳｔａｒｔ　０提供可选择的速　临的主要挑战。两款新器件采用了　技术外，ａＭＣ８５１Ａｎｄｉｇｉｌｏｇ的ＱｕｉｅｔＳｔｃｒｔ技术，此技术会　度控制斜率功能，让此器件在多种　在风扇启动和运行时进行噪音管理。　系统架构中都能工作。它也为系统　５伏的参考　此技术能避免发生系统电流过高的　的稳定性提供了一个３．衄情况，因而能节省电源和改善稳定　电压输出接脚。　世界电子元器件２００７．６　ｇｅｃ．ｅｃｃｎ．ＣＯｒｎ