无线通信模块

无线通信模块

智能车的行走路线是根据跑道的实时路况信息来决定的，为了获取路况信息，要求单片机能够与PC机之间进行通信，鉴于小车处于运动模式，因而比较方便有效的方式就是进行无线通信。

无线通信模块工作原理图如下所示:

在无线通信模块中，我们将采用一种基于NRF24L01的无线数据传输系统，该系统具有工作稳定可靠，传输速率较高，体积小，成本低，功耗低，通信稳定，使用较为灵活，可以很方便地在模型车上安装使用。在此无线传输系统中，利用NRF24L01无线数据传输芯片和单片机MC9S12XS128构成无限发射模块，使用NETUSB-24L01为无线接收模块，并通过USB接口将接收到的数据传输给上位机，然后在上位机中编写数据采集程序，在屏幕上实时描绘智能车的运动状态，行驶轨迹和性能参数，并将数据保存下来，在计算机中对数据进行分析处理和优化处理，得到小车的最佳运动状况和性能参数。

1.NRF24L01芯片特点及发射模块应用

nRF24L01是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,并融合了增强型

ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低,在以-6 dBm的功率发射时，工作电流也只有9 mA;接收时，工作电流只有12.3 mA，多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。nRF24L01有两种通信模式，直接模式和突发模式，直接模式使用时与传统的射频收发器的原理一样，需要通过软件在发送端添加校验码和地址码，在接收端判断是否为本机地址，并检查数据传输是否正确。而在突发模式下使用该芯片内部的先入先出堆栈区，数据可以从低速微控制器送入，高速发射出去，为直接模式的不同之处在于地址码和校验码有硬件自

动添加和去除，鉴于突发模式有如下四条优点1.可以使用低速微控制器来控制芯片工作，2.减小功耗3.射频信号高速发射，抗干扰性很强，4.采用该芯片可以减小整个系统的平均电流，因而选用nRF24L01芯片的突发模式，可以提高系统的性能和工作效率。 发射数据时，首先将nRF24L01配置为发射模式：接着把接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI口写入nRF24L01缓存区，TX_PLD必须在CSN为低时连续写入，而TX_ADDR在发射时写入一次即可，然后CE置为高电平并保持至少10μs，延迟130μs后发射数据;若自动应答开启，那么nRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号（自动应答接收地址应该与接收节点地址TX_ADDR一致）。如果收到应答，则认为此次通信成功，TX_DS置高，同时TX_PLD从TX FIFO中清除;若未收到应答，则自动重新发射该数据(自动重发已开启)，若重发次数(ARC)达到上限，MAX_RT置高，TX FIFO中数据保留以便在次重发;MAX_RT或TX_DS置高时，使IRQ变低，产生中断，通知MCU。最后发射成功时,若CE为低则nRF24L01进入空闲模式1;若发送堆栈中有数据且CE为高，则进入下一次发射;若发送堆栈中无数据且CE为高，则进入空闲模式2。

接收数据时,首先将nRF24L01配置为接收模式，接着延迟130μs进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在RX FIFO中，同时中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，通知MCU去取数据。若此时自动应答开启，接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则nRF24L01进入空闲模式1。

2.NETUSB-24L01芯片与接收应用

在接收数据时采用NETUSB-24L01，该芯片通过USB接口与上位机相连，在硬件驱动程序方面可以采用该芯片提供的.NETUSB.lib库函数完成USB驱动程序的开发，程序开发流程如下：开始程序后，寻找USB设备，若检测到USB设备，下一步检测接收到的数据，若检测到数据，下一步则读取数据，存储数据，之后清除缓冲区，在上位机界面上显示出来。

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