嵌入式智能射频光传输模块设计
本设计采用射频收发芯片CC1000作为数传芯片。CC1000是根据Chipcon 公司的SmartRF技术制造出的可编程高频单片收发芯片，主要用于工作频带在315、868 及915MHz 的ISM（工业、科学及医疗）方面和SDR（短距离通讯）方面，可在300-1000MHz 范围内通过编程工作。其主要工作参数能通过串行总线接口编程改变，这样使CC1000 使用更方便更灵活。CC1000 芯片含有三条串行数据线接口PDATA、PCLK、PALE 用于配置内部寄存器实现收发等各种功能控制，能够与多种单片机(MSC51、ARM、AVR、PIC 等)直接兼容连接。
CC1000 与C8051F023的连接图如图3 所示。单片机使用三个输出管脚用于连接CC1000的三串行配置口（PDATA、PCLK、PALE），以配置CC1000的工作模式，其中PDATA 必须是双向管脚，用于程序数据的输入输出。信号接口由DIO和DCLK组成，在本设计中它们分别与单片机的TXD1和RXD1连接，实现数据的半双工式收发。管脚CHP_OUT用于监视频率锁定状态，当CC1000内部的PLL锁定时，该引脚输出高电平。另外单片机可通过A/D转换检测RSSI信号的强度。
近端模块与远端模块之间采用FSK通信，在图3 中，引脚RF_OUT和RF_IN分别用于发送FSK_OUT信号和接收FSK_IN信号。通信数据FSK_OUT由近端模块中的CC1000发出，结合图2 可知，FSK_OUT信号通过耦合器耦合到射频信号中，经过光/电转换进入光纤传输至远端模块；在远端，光信号被还原为射频信号，通过低通滤波得到FSK信号，此时称FSK_IN信号，该信号被远端模块的CC1000接收。远端模块发送给近端模块的数据依据同样的原理传输。模块之间的FSK通信大大提高了对光模块的监测和控制能力。
C8051F023有两个UART接口，在本设计中UART0与上位机通信，UART1则用于与CC1000的数据传输。
3.系统软件设计
3.1 系统软件总体设计
软件总体功能主要分为四个部分:参数监测、数据存储、数据收发和性能控制。在主程序中采用两个中断:定时器中断和串口中断。定时器中断实时采集参数数据，实现模块的实时监测；串口中断实时收发上位机和FSK数据，实现命令的处理和监控数据的传输。
主程序的结构如图4所示，程序对上位机命令进行鉴权处理之后，根据通信协议解析处理命令，并执行相应的操作。
3.2 CC1000参数编程
CCl000作为数传芯片，需要进行参数配置以决定其工作性能，因而CC1000参数编程是一个重要的过程。通过可编程配置寄存器能改变以下主要参数:接收/发送模式、射频输出功率、射频输出频率、FSK分频、晶振参考频率、传输速率和数据格式等。在本设计中，CC1000 采用曼彻斯特编码方式，进行数据译码和同步工作，这通过设置CC1000 的MODEM1 寄存器的参数完成。在同步编码方式中，曼彻斯特编码不需要锁定平均值滤波器，传输效率高。设计要求CC1000采用11.0592MHz晶振，接收本振频率为433.766MHz，发射中心频率为433.916MHz（连发“1”）、433.948MHz （连发“0”），调制频偏为32KHz，载频稳定度为10KHz。根据以上参数，可通过Chipcon 公司提供的CC1000配置软件SmartRF Studio来产生配置信息，这些配置信息将被输入到单片机中。另外该软件还可以提供输入/输出匹配电路和VCO电感所需的元件参数值。
完成配置信息后，要对CC1000进行初始化，初始化主要完成对CC1000内部寄存器的设置。在初始化时需复位CC1000内部寄存器。当完成寄存器的设置后，为了避免芯片运行过程中频率产生的漂移，应当校正CC1000内部VCO和PLL寄存器中的值。校正完成后，对MAIN寄存器进行设置，将CC1000输出功率初始值设为0，功耗模式设置为低电平模式，以降低功耗。初始化流程如图5所示。
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