如何设计基于USB接口的嵌入式无线传输系统？

图中的USB芯片采用的是美国Silicon公司生产的高集成度USB转UART专用芯片CP2101，它集成度高，内 置USB2.0全速功能控制器、USB收发器、晶体振荡器、EEPROM(EEPROM可以通过USB在应用板上进行编程这使 得在产品制造和调试过程中就可以实现对它进行编程)及异步串行数据总线(UART)，内带电压调节器(3.3V 输出)，支持调制解调器全功能信号，无需任何外部的USB器件，功能强大且占用空间非常小。

利用CP2101设计的工作电路有很大的优越性，它只需使用USB接口就可以完成提供TTL电源、串行口通 信、IAP编程及复位信号控制，减少了计算机与外设之间的接口。使用CYGNAL免费提供的器件驱动程序 CP2101可以很容易地将PC的USB口虚拟成COM口。虚拟COM口的器件驱动程序允许一个基于CP2101的器件以PC 应用软件的形式，作为一个增加的COM口独立于任何现有的硬件。COM口使用运行在PC上的应用软件，以访 问一个标准硬件COM口的方式访问基于CP2101的器件。因此，无需修改现有的软件和硬件就可以通过USB向 基于CP-2101的器件传输数据，大量省去了CP2101系列器件二次开发的投入。

3 软件设计

由于RF芯片CC1101优秀的接收器选择性和模块化性能，整个系统的通信协议可以人为编程设定。在无 线传输系统之间的通信中大多采用主从式结构，主机和从机之间的通信都是采用查询中断方式进行，它的 通信信道是半双工的，最适合点对点、点对多点的通信方式。

点对多点多机通信的多机通信方式首先需要设一个主机，其余为从机，所有主从机都编一个唯一的地 址。通信的协调完全由主机控制，主机采用带地址码的数据帧发送数据或命令，从站全部都接收，并将接 收到的地址码与本地地址码比较，不同则将数据全部丢掉，不作任何响应。地址码相同，则证明数据是给 本地的，从站根据传过来的数据或命令进行不同的响应，将响应的数据发送回去。这些工作都需要采用上

层通信协议来完成，并可保证在任何一个瞬间，通信网中只有一对电台处于通信状态，以免相互干扰。

4 系统测试及结论

基于USB接口的嵌入式无线传输系统的整个电路设计集于一块PCB板上，由于采用了极低功率和具有同 类芯片中性能极佳的UHF无线收发器CC1101，结合高度集成的USB收发器CP2101，使整个系统模块几乎不需 要外部器件，体积小，传输距离远。为了避免高频收发信号会对MCU产生干扰，所以无线RF电路必须外加金 属罩屏蔽。系统设计在利用LNA(低噪声放大器)和可编程PA(功率放大器)模块在不同环境和通信参数下做了 大量测试。表1是在下列条件下的测试结果：天线输入阻抗50?，增益2.5 dB;GFSK调制方式;在开阔地环境 下通信。

测试结果表明：基于USB接口的嵌入式无线传输系统能够实现在中短距离内准确(在信道误码率为10-3 时，可得到实际误码率低于10-5)、稳定(可长时间抗干扰通信)、高速(最高传输率可达500 kbps)的数据传 输。它的电路设计简单实用，成本低，功耗低，能提供256个通信信道，且各项通信指标良好，具有非常好 的实用性。此设计模块已成功应用于无线传感器网络。