单片机程序设计 - nRf2401+CP2102实现USB2.0无线测控网络

3 单片机程序设计

　　3.1单片机对串口的编程

　　ATmega16集成有串口，使用前需要先对它进行初始化。具体过程如下：①UCSRA=0，异步正常模式;②UBRR=1，设置波特率为500Kbps;③UCR= 0x98，使能接收中断，允许发送;④SREG=0x80;//开中断。

　　初始化后，可以通过串口与CP2102进行数据交换。采用中断方式接收，当有串口数据到达时单片机产生中断，单片机响应中断从接收缓冲器读入数据。串口接收中断程序如下：

　　#pragma interrupt_handler uart_rec:8

　　unsigned char i;

　　void uart_rec()

　　{i=UDR;}

　　串口发送程序如下：①UDR=1，发送数据;②while(!(USR&0x40))，等待发送结束;③USR&=~0x40，清发送完标志。

　　3.2单片机对nRf2401的编程

　　单片机对nRf2401的编程包括对nRf2401进行配置、发送数据、接收数据等程序。

　　当PWR_UP=1、CE=0、CS=1时nRf2401进入配置工作状态。配置字最高可达18字节，作用是使nRf2401子系统能够处理RF协议。配置字从最高位开始，依次通过SPI接口(CS、CLK1和DATA)送给配置寄存器。本系统配置为ShockBurst方式，配置字分为如下四块：有效数据宽度(DATA2_W和DATA1_W)、地址宽度(ADDR2和ADDR1)、接收频道地址(ADDR_W)、CRC配置(CRC_L和CRC_EN)。其值从高到低分别为8EH, 08H, 1CH, 20H, 50H, 0AH, 0

　　BH, 0CH, 0DH, 0EH, 0AAH, 28H, 0AH, 0BH, 0CH, 0A3H, 6FH, 65H。配置后nRf2401的通道1数据段长度80bit(其中nRf2401的序列号8byte + 2byte温度数据)，地址段长度40bit，通道1硬件地址0AAH, 28H, 0AH, 0BH, 0CH，启用16位片上校验功能，单通道接收，突发传递模式，通信速率1Mbit/s，晶振频率16MHz，工作频段2.450GHz，开始处于接收状态。

　　当PWR_UP=1、CE=1、CS=0时为收发方式。ShockBurst发送过程如下：①CE=1，nRf2401开始工作;②将接收节点地址写入nRf2401;将需要发射的数据写入nRf2401;③CE=0，激活ShockBurst发送。

　　通过中断方式接收数据。当有数据需要接收时，nRf2401会将DR1置高产生中断信号，接收完毕后DR1又会被置低。首先配置中断0为上升沿触发方式(ISC01=1， ISC00=1)，具体接收过程如下：①校验接收到的RF包的地址和欲接收的RF包中有效数据的长度;②CE=1，激活RX;③经过200μs处理，nRf2401子系统监视启动并等待信号的到来;④当收到一个有效的数据包(正确的地址和CRC)，nRf2401子系统移去前缀、地址和CRC位;⑤nRf2401子系统通过把DR1置高，产生中断信号;⑥CE=0，RF设为低功耗方式;⑦单片机取出有效数据，需要注意的是，每接收一个字节需要先写0xff 到nRF2401。

　　完整的射频数据包由四部分组成：前缀、地址、有效数据和CRC。前缀一般是8位(也可以设置为4位，由地址的首位决定)。如果地址的首位是0，前缀为01010101;如果地址的首位是1，前缀为10101010。ShockBurst方式下，CP2102接收到有效的数据包后，自动移去前缀、地址和CRC，只留有效数据。

　　4 计算机控制软件的编程

　　当把CP2102与计算机连接时，系统会提示发现新硬件，并要求安装驱动程序，执行CP2102驱动程序的安装文件即可。驱动程序安装后，在设备管理器中会有CP2102虚拟的COM口(一般是COM3)。

　　VB开发环境集成有串口控件MSComm，该控件是将RS-232的初级操作予以封装，用高级的Basic语言即可实现串口数据的发送和接收[2]。

　　首先向工具箱添加MSComm控件，并产生一个串口对象，取对象名为“MSc”。然后编程对MSc进行初始化，步骤如下：①MSc.CommPort=3， 选择安装驱动程序后计算机虚拟的COM3口;②MSc.Settings = "500000,n,8,1"，设置通信波特率是500kbps，无校验，8位数据，1位停止位;③MSc.InputMode=1，数据以二进制形式存取;④MSc.RThreshold=1，每收到1个字符都触发接收事件;⑤MSc.PortOpen=True，打开串口。

　　发送数据只是向控件的Output属性写数据即可，既MSc.Output=输出的数据。

　　接收数据采取事件驱动方式，程序代码如下：

　　Public Sub msc_OnComm()

　　Select Case MSc1.CommEvent

　　Case comEvReceive

　　av = MSc.Input '接收数据

　　……'根据接收的数据进行处理

　　End S

　　elect

　　End Sub

　　5 结束语

　　本文的创新点：系统使用CP2102芯片实现USB2.0接口，芯片厂商免费提供驱动程序，计算机端程序开发方便。使用nRf2401实现无线数据收发，有内置地址设置、CRC纠检错、工作于自由频段优点。文章给出详细的硬件电路和软件程序。