无线数据传输后端RFW—D100的原理与应用

引 言
        短程RF通信是一种比较热门的通信技术。支持该通信技术的标准很多，如lEEE802.11a、Hiperlan2、IEEE802.15.1(蓝牙)、HomeRF和IEEE802.1]b(Wi-Fi)等，但总的来说，支持这些标准的器件不适合低端产品，功耗大、结构复杂、价格高。以色列RF Waves公司面向低端市场，推出的RFWl02芯片组和RFW302芯片组，符合FCC(美国联邦通信委员会)和ETSI(欧洲电信标准协会)的技术规范，用于短程RF通信，取得了很好的效果。RF Waves公司还为这两种芯片组提供了RFW—D1OO数字后端。笔者在以W78LE516单片机、RFWl02芯片组和RFW—D1OO数字后端为核心开发产品时，深感RFW—D100所起的巨大作用：降低了单片机程序的复杂性，节省了CPU能量和资源。
1   RFW—D100简介
        RFW—D100是为RFWl02／RFW302芯片组提供的一个数字后端。它为MCU提供了一个并行接口，使之连到RFWl02。在RF应用中，MCU负责MAC层的协议。RFW—D1OO减少MCU处理MAC层协议的实时要求。使MCU通过一个并行口连接到RFWl02，类似于存储器寻址，它将快速的串行输入转换成8位的字节，使8位的MCU更容易处理。此外，RFW—D1OO仅使用一个低速率的振荡器，通过1个16字节的FIFO来缓冲输入／输出，使MCU与RFW—D100之间的寻址效率更高。MCU不是每次中断读／写1个字节，而是每16个字节，相比于每字节的输入都引起一个中断。这样就明显减少了MCU在读输入字节时的开销。当使用FIFO时，MCU为所有FIFO的字节所付出的开销与没有用FIFO时仅为1个字节付出的开销是一样的。
2   RFW—D1OO的结构、工作原理及功能
RFW-D100的结构图如图1所示。
        振荡器模组是RFW—D100的时钟源，可以不用，直接用一个外部振荡器去驱动RFW—DlOO。RFW—D100有三种模式：掉电模式、空闲模式和工作模式。前两种模式可使芯片处于低功耗状态，节省系统能量。由于在进入前两种模式前，保存了所有寄存器中的值，所以系统唤醒时间短。RFW—D100有一个预相关器，在数据进行收／发时，RFW—D1OO首先检测／发送一个预同步头，目的是启动接收端的RFWl02，以使接收端同步。RFW—D100为维持系统的灵敏性，在进行数据收发时，当连“O”符号太多时，在传送端会在数据流中自动加一个“1”符号；而在接收端，RFW一D100会将这个“l”符号自动拿走。
        RFWD1OO能够根据设置，自动在要发送的每一信息包中加上附加的CRC信息，在接收端也会自动计算CRC信息，进行CRC校验，降低MCU的负担，提高数据的可靠性。当有信息包要收发时，WDT通信看门狗可以在任何时候，将MCU从省电模式下唤醒。RFW一D100设置了16字节的接收／发送缓冲区，理论上能使MCU每128μs读／写数据，而不是串行情况下的1 μs或在有串并转换的情况下的8 μs；RFW—D100的运作以处理各种中断事件为核心，开发人员可以根据情况灵活地启动／关闭中断，以适应各种环境。RFW一D100提供了网络ID滤波器和节点ID滤波器，根据网络地址和节点地址过滤输人信息，从而区别不同网络和不同节点问的信息。RFW-D100中使用两种技术以取得较强的载波侦听能力；①内部比较器RSSI(无线信号强度指示)，使RFW—D100可以鉴别任何强度的、有可能阻塞其自身的传送；②射频波网络侦听算法，使RFW—D100避免与其本身网络或同一区域不同网络站点的射频波的冲突。RFW—D100的引脚功能如表1所列。

3  应 用
        用RFWl02芯片组和RFW一D100开发一套点对多点的无线收发系统。上位机采用W78LE516，通过USB总线与PC相连，通过RFW一D100与RFWl02芯片组连接进行无线数据收发；下位机采用MSP4130F133，通过RFW—D100与RFWl02芯片组连接进行无线数据收发。开发过程发现，目前与RFW—D100、RFWl02芯片组相关的文献中所提供的电路，基本上都是参照产品的数据手册，参考价值有限。这里，提供一种上位机无线收发部分的硬件电路，如图2所示。

        在具体的开发中，读者可根据自己的MCU型号，参考图2，配置RFW—D100的外围电阻电容，即可形成自己可运行的电路。其中RFW—D100的26、29、30号引脚直接与RFWl02芯片组相应引脚相连。
        在MCU的软件编程中，开发人员实际要做的是对RFW—D100的各种寄存器进行正确的寻址、写入控制字、读／写数据等，参考文献[1]中有较详细的描述。寄存器分配情况如表2所列。

这里，仅提出一点需要注意的地方：程序每次数据收发，都要对相关的控制寄存器进行重新写入，否则数据不能正常收发。如下面的程序段，是在发送数据前对各控制寄存器写入的控制字，控制字的具体含义见参考文献。其中WRITE(…，…)为自定义的宏，CS_PIN即为图2中MCU的P1.4脚。
……
#ddine WRITE(RE(REGVAL) CS_PIN=0；*((unsigned char
xdata*)(REG))=VAL;CS_PIN=1
……
WRITE(SCR4
.3)；
WRITE(SCR2，OxlC)；
WRITE(BLR，6)；
WRITE(LCR，O)l
WRITE(BIR，0xAA);
WRITE(N1R.0x55);
WRITE(PPR，0xFA)；
WRITE(PSR，12)；
WRITE(PRE_H，0xF5)；
WRITE(PRE_L，OxBB)}
WRITE(IER，16)；
WRITE(SCR3，128)；
WRITE(SCR4，O)；
4   结论
        使用无线数据传输数字后端RFW DlOO进行产品开发，有以下优点：更短的开发时间，更短的上市时间；为其他方面的应用节省CPU能量和资源；是一个简单的、标准的、完整的解决方案，开发人员仅需做外围元器件的调整工作。

作者：空军工程大学 王楠 杨凯 胡文东