PIC單片機設計的IAI無線模塊測試板

近年來，由于數據通信需求的推動，加上半導體、計算機等相關電子技術領域的快速發展，短距離無線與移動通信技術也經歷了一個快速發展的階段。短距離無線通信通常指的是l00m到200m以內的通信。

它被廣泛應用于無線數據采集、無線水表、煤氣表、電力表抄表、工業遙控、遙測、工業數據采集、樓宇自動化、安防、機房設備無線監控、家庭自動化數據網絡組網等領域。

美國Silicon Laboratories公司作為專業的無線芯片開發和生產商，它的IAI系列無線芯片具有集成度高，外圍元件少，功耗低，性能穩定可靠，芯片內部集成了FSK無線收發必需的全部功能模塊，包括多邊帶PLL合成器、PA、LNA、混頻器、基帶濾波器、中頻放大器、信號強度指示RSSI、數據質量偵測DQD、電池電壓偵測、AFC和微控制器等，非常適合用于短距離無線通訊產品。本文介紹了貝能科技采用IA4421芯片開發的兩種無線通訊模塊PHY和EV-IA4421-433M-3（如圖1，圖2）。PHY模塊是不帶MCU而向外提供一個SPI接口；EV-IA4421模塊是帶MCU并向外提供一個串口。這樣可以方便用戶使用和開發。

圖1 PHY

圖2 EV-IA4421
針對這兩種模塊，我們設計了一個適用這兩種模塊的測試評估板。該測試板可以對這兩個模塊進行設置（主要對IAI4421寄存器設置），這樣方便客戶評估，測試IA系列產品的的性能。

基本概述：

該測試板的組成采用PIC單片機PIC16F777作為主控芯片；一個LCD1602作為顯示器件；4個輕觸按鍵作為作為用戶輸入；一個可以連接電腦的串口；還有連接兩通訊模塊的接口。用戶可以通過按鍵和LCD可以很直觀地對IAI4421芯片寄存器、通訊速率等進行設置，還可以通過LCD監控數據傳輸過程的正確性和完整性。

本文主要介紹該測試板的一些主要功能和原理以及其使用的方法，以便大家對其有一個初步的了解。

主要功能：

● 可設置4位的發射地址碼：用戶可以通過菜單設置4位的地址即0~F，并與從機地址設置對應，這樣就可以不受其他模塊的干擾，可以多個模塊同時工作。
● 可設置模塊的工作頻段：由于IAI系列芯片支持3頻段分別為433MHZ、868MHZ、915MHZ，通過設置不同的頻段可以適應使用不同頻段的硬件。

● 可設置模塊的發送速率：芯片支持不同的發射速率，用戶可以根據需要進行調整；

● 可設置發送數據的時間間隔和發送的次數；

● 可以設置串口波特率（與硬件連接相對應）；

● 可顯示接收數據的內容和接收數據的次數，當前通訊速率等信息；

硬件組成框架：

各部分硬件接口：

● LCD1602接口(圖3)

LCD1602采用8數據線接口(data0-data7)，有利于快速刷新需要顯示的數據，RS、RW、E三線控制。

● 串口電路（圖4）

串口電路采用MAX232作為電平轉換芯片，與電腦連接，接收電腦 的輸入命令。TX串行數據輸出（無線接收到的 數據）,CRX串行數據輸入（要發送的數據）。

圖3 LCD電路接口

圖4 串口電路接口

● EV-IA4421-433M-3模塊接口電路（圖5）

EV-IA4421-433M-3是已經帶有一個PIC16F690的模塊。VCC使用5V電源供電；TX、RS作為一個標準的波特率可選的串口作為與測試板之間的通訊，所有對模塊的操作都使用這個串口完成；/PD待機控制，/PD=0時，模塊進入待機狀態，/PD=1,模塊正常工作；RSSI無線信號強度輸出，輸出電壓和信號強度成正比，是一個模擬信號，測試板通過AD轉換對其捕捉。

圖5 EV-IA4421接口電路

● PHY模塊接口電路（圖6）

PHY只需使用5個I/O口即可工作，它采用SPI兼容的控制接口作為數據通訊接口。我們測試板也正是使用這種方式與PHY模塊進行諒解的。各個接口功能如下：SCK：SPI串口時鐘輸入；SDI：SPI串口數據輸入；NSEL：SPI片選輸入(低電平有效)；SDO：SPI串口數據輸出；NIRQ：中斷請求輸出(低電平有效)。

圖6 PHY模塊接口電路

● 按鍵電路（圖7）

四個輕觸按鍵作為用戶的輸入，用戶按鍵的輸入判斷是采用普通的I/O方式。具體每個按鍵定義為：UP鍵用于上移菜單；DOWN鍵用于下移菜 單；ENTER鍵用于確認選擇；SEND用于啟動發送數據。

圖7 按鍵電路

● 電源部分：

考慮到使用的方便性，再電源供電上采用了兩種供電方式：一種直流9V～12V 電源適配器的輸入；另一種是用9V的紐扣電池供電。用戶可采用其中的一種。

以上是該測試板的硬件的主要組成部分，每個部分都只是作了比較簡單的介紹，如果大家想得到更詳細的資料，可以到貝能公司網站(www.burnon.com)上查找 。

軟件組成框架：

軟件流程如圖8所示，軟件系統在MCU中執行，分為系統初始化、主循環流程與中斷服務程序。下面對其作一個簡單的介紹：

MCU初始化函數，主要是對MCU定時器設置、串口、中斷設置和各個端口的輸入輸出設置等等；

按鍵事件管理函數，它定時檢測按鍵板上的按鍵輸入，設置和保存相應的標志位，并把按鍵對應信息映射成相應的驅動事件；

主循環函數是整個軟件系統的一個核心部分，各種事件的觸發和各個用戶接口管理都由這個函數完成，每個子程序管理著不同功能。

圖8 軟件流程

主循環是軟件的基本控制部分，它是一個無限時間的循環，當中包含了許多子程序，諸 如：Check if it’s time to execute events（定時器時間事件處理）、Mode Handler（模式識別處理）、Key Scan Handler（電源管理）、OSD Event Handler（菜單事件處理——當中也包含了按鍵處理）、Debug Handler（調試處理）。通過這一系列的管理函數，不斷的檢測事件的發生并執行相應的功能操作。

小結

本文對DEMO板的功能、硬件和軟件作了一個簡單的介紹，該demo板主要是為貝能公司開發的PHY和EV-IA4421-433M無線模塊提供一個方便的使用和測試平臺，以便用戶可以對其作評估，使其更快地應用于產品當中。大家如需對產品作更詳細的了解，請登陸貝能公司網站(www.burnon.com)。