基于射频芯片nRF2401和MSP430单片机的新型腕带式电子标签

　　3软件编程设计

　　3.1工作模式的配置

　　nRF2401有工作模式有四种，由PWR Im、CE和CS三个引脚决定，如表1所示。

表1 nRF2401工作模式

　　(1)收发模式：有ShockBurstTM收发模式和直接收发模式两种，由器件配置字决定。

　　(2)配置模式：1 5字节的配置字被送到nRF2401,通过CS、CLKl和DArA三个引脚完成。

　　(3)空闲模式：只剩下部分片内晶振仍在工作，工作电流不超过32 u A;配置字内容仍保持在nRF2401片内。

　　(4)关机模式：所有晶振停止，工作电流最小，一般小于l Il A;配置字内容仍然保持在nRF2401片内，这也是与断电状态最大的区别。

　　nRF2401通过CS、D脚rA和Cu三个引脚来完成其配置工作。本系统采用ShockBurstTM收发模式，这种模式配置简单，性能稳定。配置字长144位，18个字节(最高3字节不可配置，保留)，其中16~119位共1 3字节用来配置ShockBurstrIM收发模式，分为以下四个部分：

　　(1)数据宽度：声明射频数据包中数据占用的位数，这使得nRF2401能够区分接收数据包中的数据和CRC校验码;

　　(2)地址宽度：声明射频数据包中地址占用的位数，这使得nRF2401能够区分地址和数据;

　　(3)地址：接收数据的地址，有通道1和通道2的地址;

　　(4)CRC:使nRF2401能够生成CRC校验码和解码。

　　配置字的最低一位用来配置接收或发送状态。

　　需要注意的是，在配置模式下要保证PWR UP引脚为高电平，CE引脚为低电平;配置字从最高位开始，依次送入nRF2401;在CS引脚的下降沿，新送入的配置字开始工作。

　　在ShockBurstTM收发模式下，使用片内的先入先出堆栈区，数据从微控制器低速送入(250kb/s1,然后高速发射(1Mb/s)，这样是为了尽可能的节能，因此，即使使用低速的微控制器也能获得很高的射频数据发射速率;与射频协议相关的所有高速信号处理都在片内进行，数据在空中停留时间短、抗干扰性好，也减小了整个系统的平均工作电流。

　　另外，在该模式下，nRF2401会自动处理字头和CRC校验码。发送数据时，自动加上字头和CRC校验码;接收数据时，又自动把字头和CRC校验码移去。

　　3.2数据收发程序设计

　　ShockBurstTM发射程序流程图如图5所示。

　　ShockBurstTM发射需要接口引脚CE、CLKl、DATA,步骤如下：

　　(1)当MCU有数据要发送时，把CE置高，使nRF2401进入发送模式;

　　(2)把接收机地址和数据通过DATA匹配CLKl时序写入nRF2401的FIFO;

　　(3)MCU把CE置低，使nRF2401进行ShockBurst发射;

　　nRF2401的ShockBurstTM发射，包括给射频前端供电;射频数据打包(加字头、CRC校验码);高速发射数据包。发射完成后，nRF2401进入空闲状态。

　　ShockBurst接收程序流程图如图6所示。

　　ShockBurstTM接收需要接口引脚CE、DRl、CLKl和DAl除，步骤如下：

　　(1)微控制器把CE置高，进入接收状态;

　　(2)延时200 u s,nRF2401进入监视状态，等待数据包的到来;

　　(3)接收到可识别的数据包后，nRF2401自动把字头、地址和CRC校验位移去;

　　(4)nRF2401把DRl置高(引起微控制器中断)通知微控制器;

　　(5)微控制器把数据从nRF2401读出;

　　(6)所有数据读取完毕后，DRl置低。

　　3.3低功耗程序设计

　　标签要考虑到电池更换周期的问题，所以需要一种尽可能省电的程序设计。MSP430F1101A中有五种省电模式，如表2所示。

表2 MSP430F1101A省电模式

　　ACLK为单片机的辅助时钟系统，是专为低功耗而设计的。它可以用一个32.768l(Hz的低功耗外部晶振进行配置，为系统提供一个稳定的时间基准和低功耗空闲操作，从而保证最佳的低功耗性能。所以由表2可知，LPM3模式完全符合设计要求。