基于USB的无线传输系统设计

引言

　　距离产生了通信的需求，距离的增加对通信提出了更高的要求。和有线通信相比，无线通信技术由于其更为方便实用而越来越得到更多的应用，实现无线传输的方案也是多种多样。本文中设计并实现了一种应用无线传输技术的单片机系统，该系统中使用USB2.0 接口与上位机相连，将数据传输到下位机，数据经无线传输后控制手持式便携设备。应用该系统的教学仿真器已经在实际中进行了应用，且得到了很好的效果。

　　1 系统的设计

　　为了实现计算机对某些系统的控制，常常使用单片机对下位机进行控制，而上位机和下位机之间可以通过串行接口、并行接口等接口实现通信。本文中通过USB2.0 接口实现了一个无线通信系统，系统的连接如图1 所示。

图1 无线传输系统连接

　　由图1 中可以看出，上位机接收用户操作，通过USB2.0接口发出，传输到下位机，数据经下位机处理后经无线发送设备发出。无线接收设备接收到发射出的信号后，将相应的信息显示在手持设备上，从而实现了上位机与手持设备之间的无线通信。这里，在手持设备上使用LED 显示上位机同步信息，因此，设计出无线传输系统的系统结构图如下页图2所示。

图2 无线传输系统结构

　　2 系统的具体实现

　　2.1 USB2.0 接口转串行接口的功能实现

　　由于下位机与上位机的连接采用目前较为流行的USB2.0 接口，以便于广泛的应用，但是由于下位机所使用的51 单片机不支持USB 接口，只支持标准的双工串行接口，因此需要在USB 接口与串行接口之间进行数据转换。这里采用FT232BM 芯片[3]完成此项功能。

　　FT232BM 的主要功能是进行USB 和串口之间的协议转换。芯片一方面可从主机接收USB 数据，并将其转换为串口的数据流格式发送给外设，另一方面外设可通过串口将数据转换为USB 的数据格式传回主机。中间的转换工作全部由芯片自动完成，开发者无须考虑固件的设计。FT232BM 内部主要由USB 收发器、串行接口引擎USB 协议引擎和先进先出（FIFO）控制器等构成。USB 收发器提供USB1.1/2.0 的全速物理接口到USB 总线，支持UHCI/OHCI 主控制器；串行接口引擎主要用于完成USB 数据的串/并双向转换，并按照USB1.1规范来完成USB 数据流的位填充/位反填充，以及循环冗余校验码（CRC5/CRC16）的产生和检错，USB 协议引擎管理来自USB 设备控制端口的数据流；FIFO 控制器处理外部接口和收发缓冲区间的数据转换。FIFO 控制器实现与单片机（如AT89C51 等）的接口，主要通过2 根数据线P30 和P31 及读写控制线来完成和单片机的数据交互。FT232BM 内含两个FIFO 数据缓冲区，一个是128 字节的接收缓冲区，另一个是384 字节的发送缓冲区。

　　2.2 无线数据传输的实现

　　根据系统的设计，无线数据传输部分由无线发射模块和无线接收模块两部分组成，无线发射模块选用GDTX6，它具有功率大发射频率稳定不受周边温度变化而改变等特点；无线接收模块选用GD-R5B，它是VHF/UHF 超高频无线数据传送高品质