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當前許多應用領域都采用無線方式進行數據傳輸，在無線抄表、工業數據采集、天線遙控、計算機遙測遙控，醫療衛生自動化、家庭自動化、安防、汽車儀表數據讀取等各方面無線射頻數傳模塊都有廣泛的應用。 1 射頻數傳模塊開發平臺的構建 建立軟硬件開發平臺是模塊開發的首要任務，比較了幾種射頻數傳模塊方案，最后決定采用由LPC900系列FLASH單片機和CC1000射頻傳輸芯片為主芯片的開發方案。 1.1 主芯片簡介 LPC2900 FLASH單片機是Philips公司推出的一款高性能、微功耗(完全掉電模式功耗低于1μA)、高速率(6倍于普通51單片機)、小封裝的5l內核單片機，主要集成了字節方式的I2C總線、SPI總線、增強型UA RT接口、比較器、實時時鐘、E2PROM，AD/DA轉換器、ISP／IAP在線編程和應用中編程等一系列有特色的功能部件，可滿足各種對成本、線路板空間有限制而又要求高性能、高可靠性的應用。根據性能、成本等各方面因素我們選擇了該系列的LPC922。 CC1000是基于Chipcon公司的Smart RF技術制造的可編程、半雙工超高頻單片收發器芯片，電路工作在ISM頻段(300～1 000 MHz)。通過串行接口編程，其主要的工作參數能夠根據不同應用場合需要靈活方便地設定。同時其靈敏度可達-109 dBm，可編程輸出功率-20～10 dBm，FSK調制數據率最高可達76.8 kBaud，可在2.7～3.3 V低電源工作。非常適合應用于ISM(工業、科學及醫療)方面以及SRD(短距離通信)。 1.2 開發平臺構建 LPC900系列單片機提供了較為完善的軟硬件開發工具，在系統開發中采用TKS932仿真器，用于系統的仿真、調試。該仿真器支持目前流行的KEILC公司的μVisionⅡ集成開發環境。 通過自行設計的射頻模塊開發板以及附加一些輔助電路，配合TKS932仿真器及軟件開發工具μVisionⅡ，構成的射頻數傳模塊開發平臺的框圖如圖1所示。 PC機的COM1口與TKS932仿真器進行通信，對模塊軟件進行軟、硬件仿真。COM2口則與LPC922進行通訊，一方面可以把軟件調試信息更加直觀地反映出來，配合軟件調試；另一方面可以通過該串口接收或者發送數據到射頻模塊。 2 軟件開發及調試 2.1 數傳模塊軟件基本結構說明 射頻傳輸芯片CCl000具有3種狀態：IDEL(空閑)，RX(接收數據)，TX(發送數據)。整體上看，這是個具有3種狀態的狀態機模型，狀態之間的相互轉換見圖2。模塊主程序除了完成基本的芯片初始化工作外，程序的運行主要是根據在CC1000的DCLK管腳產生的中斷，由中斷管理程序進行狀態檢測及切換，并執行相應的中斷操作。 2.2 軟件調試開發中遇到的問題分析 該開發平臺采用的軟件開發環境為μVisionⅡ。該環境內嵌多種符合當前工業標準的開發工具，可以完成從工程建立和管理、編譯、連接、目標代碼的生成，軟件仿真，硬件仿真等完整的開發流程。尤其C編譯工具在產生代碼的準確性和效率方面達到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項，在開發大型項目時非常理想。即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便的集成環境、強大的軟件仿真調試工具也會令開發進度大大加快。但是其開發環境又有其自身的特色，需要對其中一些特殊的問題加以考慮。下面是對軟件開發中遇到的幾個典型問題的具體討論和研究。 2.2.1 程序中的關鍵字 在進行程序設計時不能使用C51編譯器的關鍵字來定義變量名或者函數名。C51是區別大、小字母的，而關鍵字都是小寫字母。 例如：void writeToCC1000Register(char addr，char data)。該函數定義從字面上看沒有問題，但在編譯時均指示錯誤，查看C51關鍵字有關目錄，查出原因在于變量參數data為其關鍵字，造成了編譯時的錯誤。 下面列出了一些常用的關鍵字，在程序設計時定義變量或函數名時應特別注意避免使用： _at_，alien，bdata，bit，code，data，idata，large，pdata，sbit，sfr，sfrl6，smal，task，using，xdata，priority。 2.2.2 BIT和SBIT的區別和全局變量、局部變量的使用 在程序中有關位操作時必然要涉及到2種數據類型，bit和sbit。這2種數據類型的使用應注意區別。 bit主要用位變量操作。sbit雖然也是用于位變量的操作，但其使用范圍較bit更廣泛。sbit不僅可以用于定義可位尋址寄存器的各個位，使我們可以對寄存器進行位操作，sbit的另一個重要作用在于構建類似于共用體數據類型，這種數據類型在LPC922與CC1000的串行／并行數據相互轉換中起著重要的作用。例如： unsigned char bdata myDatas2；／／定義一個可位尋址的全局變量 ／／定義變量的各個位 sbit cDatas0=myDatas2＾O； sbit cDatasl="myDatas2"＾l； sbit cDatas2=myDatas2＾2； sbit cDatas3=myDatas2＾3； sbit eDatas4=myDatas2＾4； sbit eDatas5=myDatas2＾5； sbit cDatas6=myDatas2＾6； sbit cDatas7=myDatas2＾7； 在這里myDatas2既可以作為一個8位的變量使用，同時各個位也可以單獨使用，這在串／并數據轉換的場合是很有用的。特別需要注意的是，myDatas2這個可位尋址變量必須以全局變量的形式予以定義，如果定義為局部變量，編譯器也將產生錯誤。 2.2.3 UART通訊和函數調用 在進行硬件仿真時，需要進行LPC922與PC機之間的UART串行通信，這樣可以把有關調試信息直觀地顯示在超級終端上。初期一直存在無法通信問題，為此調試了有關串口讀寫的底層代碼，對出現的問題進行了修正。 原來的單片機與PC機串口通訊寫程序如下： 原來的UART寫字符串函數writeln是通過調用putchar函數來進行的，但在硬件仿真時一直出錯，當把這部分程序單獨分離出來進行仿真時，卻未出現問題。后來分析考慮推想可能原因是：C51由于內部堆�？臻g的限制，在函數調用時，提供的是一種壓縮棧，每個過程被給定一個空間用于存放局部變量，過程中的每個變量都存放在這個空間的固定位置，當多重調用或者遞歸調用這個過程時，會導致變量被覆蓋而出錯。此時應把該函數定義為可重入函數，但是再入函數因為要做一些特殊的處理，一般運行起來都比較慢。在這個程序中寫UART操作對函數putchar調用時，程序的其他部分也在調用該函數，覆蓋了傳遞給putchar函數的參數，導致程序運行出錯。于是對程序做了修改如下： 修改過的程序與原來程序差別在于不再進行putchar函數調用，而直接進行有關操作。修改后再進行硬件仿真，問題得到了很好的解決。在讀寫CC1000寄存器的操作中，也遇到了類似的問題，通過修改函數的調用，問題都得到了解決。由此可以看到，LPC900單片機由于內部堆棧資源有限，在程序設計時當發現程序運行異常時，應特別注意函數調用帶來的問題。當然出現這個問題還可能會有其他方面的原因，需要進一步的進行分析研究。 2.2.4 看門狗 在進行軟件仿真時，一直出現程序復位跳轉現象，根據斷點追蹤，分析了該問題與程序運行的時間因素有關。查看有關LPC900芯片資料，著重對其看門狗部分進行了研究。 當系統處于一些比較惡劣環境(工控、底層采集等)，如果系統的抗干擾沒有做好，則容易出現"死機"現象，這時硬件電路并沒有損壞，只是內部程序運行出現錯誤，必須復位才能恢復，這時可用"看門狗"來解決問題�？撮T狗定時器子系統可通過復位使系統從錯誤的操作中恢復。但是任何事情都有其兩面性，當軟件沒能在定時器溢出之前將其清零或者重新賦值，看門狗定時器就會導致系統產生一次復位，從而產生錯誤。 仿真開發板上采用的是LPC922，因此對其復位時的有關看門狗的寄存器進行了具體分析，最后發現問題是由于沒有在一定的時間內及時對看門狗進行重新的配置參數造成的。通過對WDCON，WDL，WFEED1，WFEED2這4個與看門狗有關的寄存器進行合理配置，很好地解決 了程序復位問題。 2.2.5 LPC900讀操作和CC1000寄存器讀寫 LPC900系列單片機通常也具有51單片機的一些特點，在使用時也應注意。當其I／O口作為輸入口使用時，有2種工作方式，即讀端口和讀引腳。讀端口實際上并不從外部讀入數據，而只是把端口鎖存器的內容讀到內部總線，經過某種運算或者變換后，再寫回到端口鎖存器。 讀引腳時才真正地把外部的數據讀入到內部總線。這時要先通過指令，把端口鎖存器置1，然后再進行讀引腳操作，否則就可能讀錯。在LPC922讀寫CC1000寄存器過程中涉及到有關讀引腳操作問題，應區別這2種工作方式，避免錯誤。 3 結語 在本文介紹的開發平臺上利用LPC900系列單片機實現了根據不同的應用需要對射頻模塊上CC1000寄存器進行有效的參數讀寫配置控制，初步達到了設計要求。該模塊經過進一步改進可以用于無線數據傳輸等諸多領域。對軟件開發中所遇到問題的分析討論，在LPC900系列單片機的應用開發中也具有較廣泛的實際意義。 |
