2．4 GHz無線鼠標鍵盤接收器的設計
加入技術交流群
1．2 MCU部分
MCU的復位電路采用由R108和C105組成的RC積分電路實現上電復位功能。上電瞬間，由于電容電壓不能突變，所以復位引腳為低電平，然后電容開始緩 慢充電，復位引腳電位開始升高，最后變為高電平，完成芯片的上電復位。HT82K95E微控制器內部還包含一個低電壓復位電路
(LVR)，用于監視設備的供電電壓。如果設備的供電電壓下降到0．9 V～VLVR的范圍內并且超過1 ms的時間，那么LVR就會自動復位設備。
應當注意的是對于該設備的復位電路，還應加1個二極管1N4148，接法如圖2中的VD100。如果不加此二極管，設備在第一次使用時能夠正常復位，但在以后的使用卻無法正常復位，原因是電容中的電荷無法釋放掉，而該二極管可以通過整個電路快速釋放掉電容中的電荷。
由于nRF24L01的數據包處理模式支持與單片機低速通信而無線部分高速通信，并且nRF24L01內部有3個不同的RX FIFO寄存器和3個不同的TX FIFO寄存器，在掉電模式下、待機模式下和數據傳輸的過程中MCU可以隨時訪問FIFO寄存器。這就允許SPI接口低速傳送數據，并且可以應用于MCU 硬件上沒有SPI接口的情況下。因此在設計中使用HT82K95E的PA口模擬SPI總線與nRF42L01的SPI接口通信。
1．3 無線接收部分
無線接收部分電路圖如圖3所示。由于nRF24L01是工作于2．4 GHz的高頻元件，因此，系統的PCB設計的好壞，直接影響系統的性能。在設計時，必須考慮到各種電磁干擾，注意調整電阻、電容和電感的位置，特別要注意 電容的位置。nRF24L01模塊的PCB為雙面板，底層不放置任何元件，在地層，頂層的空余地方(除天線襯底之外)都覆上銅，并通過過孔與底層的地相 連。本文引用地址：http://www.j9360.com/article/187697.htm
2 協議分析
2．1 nRF24L01無線通信協議
2．4 GHz無線通信協議分為3層：物理層、數據鏈路層和應用層。物理層包括GFSK調制和解調器、接收和發送濾波器、射頻合成器、SH接口和電源管理，主要完 成數據的調制解調、編碼解碼、FHSS跳頻擴頻和SPI通信。數據鏈路層主要完成解包和封包過程。該協議有2種基本的封包：數據包和應答包。數據包格式如 表1所示。
前導碼用來檢測0和1，nRF24L01在接收模式下去除前導碼，在發送模式下加入前導碼。地址內容為接收機地址，地址寬度是3、4或5字節，可以對接收通道和發送通道分別進行配置，接收端從接收到的數據包中自動去除地址。
封包控制域的格式如表2所示。數據長度標志位只有在動態數據長度選項使能時才有效，6位可以表示傳輸的數據域字節數從0～32字節。標志位用來檢測接收到 的數據包是新的還是重發的。自動應答標志位表示這個封包是否需要自動應答。封包可以采用1或2字節的CRC校驗。對于應答包來說，數據域是一個可選項，但 是如果使用該選項的話應該使能動態數據長度特性。應用層按照設計需要可以是鍵盤和鼠標等HID類設備。
這兩種封包在應用層協議中的用途不同。數據包主要用于傳送發射端和接收端之間的數據信息，應答包則是在自動應答功能選項被使能之后才會出現的，以便于發送 端檢測有無數據丟失。一旦數據丟失，則通過自動重發功能將丟失的數據恢復。增強型的ShockBurst模式可以同時控制應答和重發功能而無需增加MCU 工作量。
在SCK時鐘控制下，數據在主從設備間傳輸，而且嚴格地遵守SPI通信的時序。作為接收端(PRX)，nRF24L01通過2．4 GHz無線通信技術與發射端(PTX)進行數據交換。收發器接收到數據后，通過中斷nIRQ通知MCU已接收到數據，可以進行讀入操作，然后MCU通過 MISO數據傳輸線讀入數據。nRF24L01在接收到數據之后，會自動切換到發送模式發送應答信號給發射端(PIX)，這樣就完成了一次數據傳輸過程。
評論