nRF24L01及其連接電路

　　下位機(jī)的無線連接采用Nordic Semiconductor公司的nRF24L01.它是一款新型單片射頻收發(fā)器件，工作于2.4~2.5 GHz ISM頻段，采用GFSK調(diào)制，硬件集成OSI鏈路層，空中速率達(dá)到2Mbit·s-1,采用SPI接口連接控制器。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊并融合了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù)，其輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置，有125個(gè)頻道。nRF24L01功耗低，在以功率為-6 dBm發(fā)射時(shí)，工作電流只有9 mA;接收時(shí)，工作電流為12.3 mA.采用SPI接口與控制器FPGA進(jìn)行連接，負(fù)責(zé)開機(jī)時(shí)接收各個(gè)器件的配置信息，完成配置后進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)流的無線發(fā)送。其中，CE是發(fā)射和接收切換引腳，CSN為片選，IRQ為中斷信號(hào)輸出引腳，連接電路圖如圖4所示。

　　nRF24LU1及其應(yīng)用電路

　　nRF24LU1+是 Nordic推出的一款將高性能射頻收發(fā)器與單片USBdongle功能結(jié)合起的無線收發(fā)芯片，它可實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)到USB數(shù)據(jù)形式的轉(zhuǎn)換，這樣就實(shí)現(xiàn)了與 PC機(jī)的連接。nRF24LU1+內(nèi)含1個(gè)增強(qiáng)型8051MCU內(nèi)核、無線收發(fā)模塊、符合全速USB2.0標(biāo)準(zhǔn)的器件控制器。nRF2ALU1+顯著地增強(qiáng)了抗寬帶干擾和互調(diào)失真（IMD）性能。nRF24LU1+芯片需要的外部元件只是低成本的16 MHz晶振、去耦電路、匹配網(wǎng)絡(luò)和天線。USB工作電源電壓范圍4.0~5.25 V.nRF24LU1+是單片結(jié)構(gòu)，外形尺寸5 mm×5 mm.它的速率2 Mbit·s-1,兼容所有nRF24系列芯片；使用Enhanced ShockedBust技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的自動(dòng)打包/解包和傳輸處理；使用MultiCeiver技術(shù)可同時(shí)支持6個(gè)無線裝置，頻段、輸出能量和其他射頻參數(shù)可通過射頻寄存器進(jìn)行編程調(diào)節(jié)，電路圖如圖5所示。

　　PA和LNA

　　單獨(dú)只采用nRF芯片只能近距離的無線通信，為增加無線視頻傳輸?shù)木嚯x，需要加入PA.從增加數(shù)據(jù)通信距離考慮，還需要增加芯片輸入端的接收靈敏度，選用合適的LNA和濾波器成為必然。設(shè)計(jì)選用Maxim公司的MAX2240和MAX2644,連接電路如圖6所示。

　　MAX224O專為2.4~2.5 GHz頻段的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，符合Bluetooth、HomeRF、802.11標(biāo)準(zhǔn)以及其他FSK調(diào)制系統(tǒng)的要求。MAX2644是一款專為 WLAN,Bluetooth等工作在2.4 GHz頻段內(nèi)的設(shè)備設(shè)計(jì)的高三階交調(diào)點(diǎn)的低噪聲放大器。放大電路中，微波開關(guān)采用Hittite公司生產(chǎn)的低成本SPDT微波開關(guān)，型號(hào)HMC545,該開關(guān)特別為3G和ISM頻段工作的設(shè)備設(shè)計(jì)，其插入損耗僅有0.25 dB,采用SOT封裝、體積小，可用CMOS或TTL電平控制。利用nRF芯片的VDD_PA引腳控制無線發(fā)送和接收的切換。

　　采用具有可靠邏輯功能的FPGA協(xié)調(diào)MPEG-4視頻流到無線數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換和發(fā)送，可以保證無線視頻傳輸?shù)男阅埽煌瑫r(shí)在終端采用帶有無線功能和 USB2.0協(xié)議的SOC芯片來實(shí)現(xiàn)與PC連接，不僅保證了無線傳輸?shù)目煽啃?，還使得電路小型化，方便使用。測(cè)試表明，無線速率低于2 Mbit·s-1時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)無線視頻的可靠傳輸。