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IEEE802.11a、Hiperlan2、IEEE802.15.1（蓝牙）、HomeRF和IEEE802.11b（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RFW102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－D100数字后端，笔者在以W78LE516单片机、RFW102芯片组和RFW－D100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RFW102/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RFW102。在RF应用中，MCU负责MAC层的协议。RFW－D100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RFW102，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－D100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－D100的结构、工作原理及功能

RFW－D100的结构如图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－D100，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－D100首先检测/发送一个预同步头，目的是启动接收端的RFW102，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"0"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－D100会将这个"1"符号自动拿走。RFW－D100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－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1μs或在有串并转换的情况下的8μs；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－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入信息，从而区别不同网络和不同节点间的信息。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，也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RFW102芯片组和RFW－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－D100与RFW102芯片组连接进行无线数据收发，下位机采用MSP430F133，通过RFW－D100与RFW102芯片组连接进行无线数据收发。开发过程发现，目前与SFW－D100，RFW102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，提供了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RFW102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，是在发送数据的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[2]，其中WRITE（…，…）自定义的宏，CS_PIN即为图2中MCU的P1.4脚。

4 结论

使用无线数据传输数据后端RFW－D100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，开发人员仅需要做外围元器件的调整工作。