基于MCU和nRF905的低功耗远距离无线传输系统

目前，在遥控遥测、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集、无线遥控系统、无线鼠标键盘等许多应用领域，都采用无线方式进行远距离数据传输。本文介绍一种采用通用的低功耗单片机MSP430作为主控芯片、具有多信道的单片收发芯片nRF905作为无线收发模块、利用SPI口实现双向通讯的无线数据传输系统。系统集成了MSP430在低功耗应用方面的优势和nRF905无线特有的多频道支持及功耗低、易控制等优点，特别适合于低功耗、小数据量的无线数据传输系统。

1 系统的总体结构

系统总体框图如图1所示。主控MCU使用TI公司MSP430系列中的 F1491型，射频收发模块使用Nordic公司的nRF905实现无线数据收发。除MSP430和nRF905外，系统还提供RS-232接口，可以实现与PC机的通讯，RS-485接口满足一些通用仪器仪表的要求。根据不同的应用需求，可选择采用PCB天线或高增益的外置式天线以满足远距离的需求。

2 系统主要芯片介绍

MSP430是TI公司推出的16位系列单片机，在电池供电的低功耗应用中具有独特的优势。其工作电压在1.8～3.6V之间，正常工作时功耗可控制在 200μA左右，低功耗模式时可实现2μA甚至0.1μA的低功耗。本系统所采用的MSP4301491系列在单个芯片上集成8通道12位的A/D转换、 2个16位定时器、2个USART接口、16位看门狗、48个GPIO 端口及2 048KB RAM和60KB的flash，单片即可满足大多数应用需要。其高效率精简16 位指令结构可以确保任何任务的快速执行，大多数指令可以在一个时钟周期内完成；它还具有高级语言编程能力，使软件开发更为便利[1]。

射频部分使用Nordic公司的多通道单片收发芯片nRF905[2]。它采用GFSK 调制解调技术，工作电压为1.9～3.6V，工作于433/868/915MHz 3个ISM频道。nRF905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成，具有低功耗的Shock Burst工作模式，可以自动完成前导码和CRC的工作，可由片内硬件自动完成曼彻斯特编码/解码，使用SPI接口与MCU通信，配置非常方便。作为射频发射芯片，其低功耗性能是极为突出。以-10dBm的输出功率发射时，电流只有11mA，在接收模式时电流为12.5mA。nRF905传输数据时为非实时方式，即发送端发出数据，接收端收到后先暂存于芯片存储器内，外部的MCU可以在需要时再到芯片中去取。nRF905一次发射最多可传输的数据量为 32B。天线接口设计为差分天线，便于使用低成本的PCB天线[3]。