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[原创]《在家建立自己的无线产品开发工作平台不是梦想!》

菜鸟
2004-12-10 23:53:00    评分

http://www.c51rf.com/hometools.pdf

使用C51RF-2无线单片机设计工具 在家建立自己的无线产品开发工作平台 作者 无线龙 一、 电子工程师开发无线通讯产品面临的挑战 对较少接触高频设计的电子工程师而言,要快速完成一个具有无线通讯接口的系统开发/设 计是一件具有挑战性的工作,这是因为: 1/高频系统工作在300MHZ -2.4GHZ的高频频段,对线路板设计,元件选择要求更严格; 2/高频设计需要工作在GHZ的无线测试设备,价格昂贵;而没有这样的设备,很难直观地观 察系统工作状态; 3/微处理器和其他数字电路对高频电路的相互干扰; 4/无线通讯在空气中,容易被干扰,需要一系列软件处理,包括纠错,防止碰撞,通讯协议 处理等等,而开发这些软件,需要大量时间和经验。 但是,射频SoC单片机 (简称无线单片机)的出现,为不具备无线通讯经验和高频电路经验的 电子工程师,提供了非常简单的解决方案。这是因为: 1/专门的设计,将全部的高频部分电路集成到了电路内部,从无线单片机到天线之间,只有 简单的滤波电路,系统设计者完全不必进行任何高频电路设计; 2/采用特殊设计,使8051的微处理器和高频线路间,实现完美的配合,数字电路对高频通讯 的影响减低到最小; 3/设置了高频通讯的若干寄存器,将高频通讯的处理,简化为对寄存器的简单操作处理,即 你只需要对这些寄存器进行操作,就可以轻松完成无线通讯功能。 综上所述,采用无线单片机进行无线通讯设计,是开发低成本、低功耗无线通讯应用系统的 理想方案之一。但是,实际到动手开发以无线单片机芯片为核心的应用系统,希望高效率地 完成无线应用产品的设计开发工作,还必须有自己的无线开发工作平台。 下面就举例说明如何使用C51RF-2无线单片机开发系统,建立一个自己的无线产品开发平 台,快速完成一个无线应用产品的开发工作。

二、 需要的设备和条件 在无线开发技术先进的国家,例如美国,开发无线产品的实验室投资都非常巨大,动辄几十 万美元,几百万美元也很常见,这是因为美国的高频工程师年薪很高,10多万美元很常见, 所以,需要提供较高水平的开发设备来缩短开发时间,减低开发成本;同时,无线开发所需 要的高频设备,如高频示波器,频谱仪,高频信号发生器,都非常昂贵,还有专门的信号和 无线协议分析仪等,价格更是“天价”。 在国内,一般中小企业都很难有条件投资这样的实验室,更不用说是普通的电子工程师了。 但是随着技术的进步,特别是集成电路的发展,开发低成本无线芯片的厂家,采用片上系统 的办法,对高频电路进行了大量集成,诞生了无线单片机这样的产品,使普通工程师可以通 过很少的投资,就实现在家里建立自己的无线产品开发工作室、在家里从事无线产品开发工 作的梦想。 建立这个实验室需要的条件只是: 1/一台PC机,能运行WINDOWS 98,2000,XP,任何中文/英文版本, 2-4G以上的硬盘,普通光盘驱动器,一个串口,速度300MHZ就可以工作; 不必很新的电脑,一台旧电脑工作也没有问题; 2/一台C51RF-2型或C51RF-1型无线单片机开发系统,(这是市面上可以买到的国内产品,通 过http://www.c51rf.com 你可以立即买到现货),你需要将开发系统通过 串口连接到你的电脑,同时,通过10线仿真电缆连接到无线单片机目标板;并连接附带的直 流电源; 3/ KEIL 7.0 以上C51开发环境; 4/一个万用表。 当你完成连接后,你已经拥有了自己的无线产品开发平台,采用这个平台,你可以在家使用 cc1010/nRF24E1/nRF9E5(如果你选择c51rf-2)开发许多带有无线功能的无线产品;你完全 不用去考虑这是工作在300MHZ-2.4GHZ的高频产品,只要你会8051,你就可以在这个无线平 台上自由飞翔,开发你希望的无线产品;采用这个开发系统,你照样可以开发出在国外价值 几十万的无线实验室里开发的、同样功能的高级无线通讯产品。 当然,这只是一个基本的平台,如果你有条件,你还可以选择下面的配备: 5/ Protel 99 等电路板设计软件,根据C51RF开发系统通过复制高频参考设计,容易地设计 你自己的电路板; 6/一台示波器,观察微处理器的低频数字信号; 7/在不远的将来,会有很多为无线单片机配套的低价格无线测试仪器,无线协议分析仪器, 满足你进一步的高级需要。 下面,让我们来看看如何使用这个平台,来开发你希望开发的无线产品。

三、 使用无线开发平台,评估无线单片机芯片 如果你计划开发一个无线传感器产品,需要采用无线单片机来实现温度信号的采集,用每个 无线单片机作为一个无线节点,每个节点工作在电池供电的状态,希望电池寿命为2-3年, 几十个无线节点间通过无线网络协议进行通讯,最后传输到PC机中,进行分析处理(这个系 统可以用于环境、工厂、农作物长期温度监控等应用)。 为了开始进行系统设计,你必须了解和选择确定哪种无线单片机适合,通过上网查询,目前 无线单片机有许多种,但你希望选择我们熟悉的8051内核的单片机,因为我们熟悉keil 的 C51,同时熟悉8051的结构。 8051兼容的无线单片机目前全世界共有4种,但主流的是chipcon 公司的cc1010, Nordic 公 司的nRF24E1/nRF9E5。 通过查阅资料,你发现这三种无线单片机各有自己的特点,chipcon公司的cc1010有32k存储 器,三通道A/D转换器,可以工作在300-1000mhz, 最小的功率消耗仅0.2uA;Nordic的 nRF24E1工作在2.4GHZ,nRF9E5工作在433MHZ和868-930MHZ,虽然Nordic的无线单片机存储 器较小,只有4K,但由于采用较好的电源管理方式和快速的SHOCKBURST技术,且价格较 cc1010低一些。 虽然,三种无线单片机都可以用在你的系统,但你没有亲自接触过这三种无线单片机,你不 好简单下结论,你希望能对三种无线单片机进行测试,由于你的开发系统,已经同时选购了 cc1010/nRF24E1/nRF9E5三种参考设计模块,所以你可以很方便地进行这项工作。 你将cc1010的参考设计模块通过10线电缆连接,接通5VDC电源,将开关设定到cc1010位置, 简单的按下无线单片机开发系统DB键,便可以在KEIL下下载厂家提供的评估测试软件,进行 实际无线通讯、通讯距离测试。 完成cc1010测试后,你只需要更换连接到nRF24e1/nRF9E5目标系统,切换开关,就可以快速 开始对nRF24e1/nRF9E5芯片评估测试。 通过测试,你对三种无线单片机有了具体的认识,对其通讯距离,通讯速度,软件结构,功 率消耗,外围接口等有了直接认识,考虑到你设计的无线网络通讯,需要较大的存储器来存 储程序代码,而且chipcon提供了两个无线通讯软件的C51源代码库,同时已经提供了连接层 的无线通讯协议C51源代码,方便你进行网络层软件设计,所以,你选择cc1010来设计你的 温度无线传感器网络。 四、 采用开发系统设计温度无线传感器网络软件 为了加快开发的速度,你直接采用C51RF-2提供的参考设计电路板,进行软件开发,C51RF-2 的参考设计示意图如图一。

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