基于nRF24L01的无线USB控制系统

摘要：当前无线通信与单片机智能控制技术的应用越来越广泛，与日常生活应用的结合已经成为一大趋势。基于短距离无线收发芯片nRF24-L01，以单片机STC89C58RD+为微控制器，结合USB控制芯片PDIUSBDl2，设计了一套满足实际应用要求的无线USB控制系统。无线USB控制系统分由3个部分组成：PC、无线USB控制器和多个终端节点，文章阐述了系统的功能以及无线USB控制器和多个终端节点的软硬件设计方案。该系统只需对终端节点进行扩展就可应用于不同场合，具有扩展性强、使用方便等优点。

关键词：无线通信；nRF24L01；STC89C58RD+；USB；PDIUSBDl2

0 引言

当今，无线技术飞速发展，应用的领域越来越广，与有线技术相比，无线技术具有方便、灵活、减少布线施工难度、降低成本等优点。本文阐述了无线USB控制系统的组成、功能和设计方法，系统由PC、无线USB控制器和多个终端节点组成，本文分别给出了实现无线USB控制器和终端节点的一种方案：无线USB控制器的方案是以单片机STC89C58RD+为微控制器，基于Nordic公司的2．4GHz的无线收发芯片nRF24L01，结合Philips公司的PDISUBDl20D USB控制芯片来实现的；终端节点的方案是以STC89C58RD+为微控制器，基于nRF24L01无线收发芯片和根据需求的实际应用电路来实现的。

1 系统组成及其实现方案

1．1 系统描述

如图1，无线USB控制系统的组成包括PC、无线USB控制器和终端节点(n个)。PC和无线USB控制器之间通过USB接口进行通信，在PC端，用VC++开发应用程序实现对无线USB控制器进行控制，无线USB控制器和各个终端节点通过无线收发芯片nRF24L01实现无线通信。

1．2 系统实现方案

1．2．1 无线USB控制器实现方案

无线USB控制器实现方案如图2所示，主要包括微控制器STC289C58RD+、USB控制芯片PDIUSBD12和无线模块nRF24L01 Module。STC89C58-RD+内含32KB程序存储器、1280B RAM和16KB E2PROM，E2PROM可用来存储终端节点的地址及需要掉电存储的其他数据，32KB程序存储器和1280B RAM可以满足绝大多数应用需求。USB控制芯片PDIUSBD12是一个性能优化的USB控制器件，完全符合USBl．1规范，支持本地DMA传输，用于基于微控制器的系统。USBl．1最大支持的传输速度是12Mb／s，比一般的PC接口速度都快，足够满足无线USB控制系统的应用。无线模块部分采用Nordic公司的nRF24L01单片射频收发芯片，该芯片工作于2．400～2．4835GHz的ISM(工业、医学和科学)频段，工作电压为1．9～3．6V，有多达126个频道可供选择，支持多点间通信，最高速率达2Mb／s，内置链路层，减少了MCU的复杂性和成本，提高了数据传输的可靠性，而且只需少量的外围元件便可组成射频收发电路，具有体积小、功耗低、性价比高等优点。

作者：黄秀节 颜可煌 赵伟 电子科技大学   来源：现代电子技术