基于USB接口的嵌入式無線傳輸系統設計在涉及通信接口時，為了解決PC機串口和并口嚴重不足的問 題以及方便儀器設備之間的連接，提出了無線傳輸技術和USB接口相結合的方案。無線傳輸和USB接口在各 自的應用領域都不再是新概念，但將兩者相結合確是一個較為獨特的設計創新。

1 系統結構總體設計

整個設計主要實現基于USB接口的數字無線RF發送與接收，系統結構設計如圖1所示，可分為3大部分： 無線RF電路、微控制器電路、USB接口電路。

無線RF電路的主要功能是將從微控制器送來的數據按照預設的調制格式送到天線激勵電磁波發射，并 將從天線接收到的調制信號解調得到基帶信號，再送給微控制器。微控制器(AT89C51)電路是整個設計系 統的控制核心，是RF電路與USB接口之間的通信橋梁，同時也是RF電路的控制芯片，這部分需完成兩大功 能：其一是對RF芯片進行寄存器配置(通信參數配置)和數字通信，其二是與USB芯片進行數據傳遞以及對 USB接口通信波特率設置。

2 硬件電路設計與實現

硬件電路按結構與功能分由3部分組成：無線RF電路、微控制器接口電路、USB接口電路。

2.1 無線RF電路

基于CC1101的無線RF電路設計如圖2所示。

CC1101是TI公司生產的一款高集成度、高靈敏度、多通道UHF收發機，專為低功耗無線數據傳輸所設 計，特別是用在315/433/868/915 MHz頻點的ISM(工業、科學、醫療)和SRD(短距離設備)領域。它的RF收發 器集成了一個配置非常靈活的調制解調器，支持多種不同的調制方式，其數據傳輸率可達500 kbps，且具 有遠程無線喚醒(WOR)功能。RF芯片CC1101采用的是基于0.18sCMOS晶體的Chipcon的SmartRF04技術，它資源開放性非常好，外圍電路設計簡單，特別是這款RF芯片的輸出功率、載波頻率、通信波特率可由控制 芯片對相關寄存器編程更改，設計與應用非常靈活。

2.1.1 輸出功率調節

來自設備的RF輸出功率等級有兩個可程控等級。

首先，專用的PATABLE寄存器能保持8個用戶(PATABLE(0)～PATABLE(7))選擇輸出功率設定。然后，3位 FREND0.PA_POWER[2：0]值選擇PATABLE使用入口。這個兩級功能在傳輸的開始和結束時提供靈活的PA功率 線性上升或下降，及ASK調制整形。在每種情況下，PATABLE中序號0～FREND0.PA_POWER的所有PA功率設定 值都會用到。

2.1.2 載波頻率控制

CC1100的頻率控制用來最小化一個信道導向系統需要的設計。為了建立一個帶信道數目的系統，理想 信道間隔由MDMCFG0.CHANSPC_M和MDMCFG1.CHANSPC_E寄存器設定。信道間隔寄存器分別為尾數和指數。基 頻率和起始頻率由位于FREQ2、FREQ1和FREQ0寄存器的24位頻率詞匯設定。這個詞匯典型地設定為將要使用 的最低信道頻率的中心。理想信道數目由8位信道數目寄存器CHANNR.CHAN設定。寄存器CHANNR.CHAN為信道 偏移的倍數。合成載波頻率為(式中的fxosc晶振選用的頻率為26MHz)：

選定的fIF(中間頻率)由FSCTRL1.FREQ_IF寄存器控制：

2.1.3 通信波特率設置

系統傳輸時的數據率由MDMCFG3.DRATE_M和MDMCFG4.DRATE_E配置寄存器控制。數據率由下式算得，控 制的數據率由晶體頻率決定。

下面的方法能用來找到對應于給定數據率的合適的值：

若DRATE_M靠近其最近的寄存器而且接近256，則增加DRATE_E，使DRATE_M為0。

2.2 微控制器接口電路

微控制器接口電路設計如圖3所示。整個控制電路的核心即MCU選用的是Atmel公司生產的低電壓，高性 能CMOS 8位單片機AT89C51，它片內含4 KB的Flash和128字節的數據RAM，提供5個中斷源并支持兩級中斷嵌 套，擁有一個全雙工串行通信口，器件采用高精度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統。

整個系統采用的是上電復位，與基于USB接口即插即用的特性非常吻合。圖中D1和D2兩個LED為整個模 塊的通信指示燈，分別接單片機的P1.6和P1.7，工作狀態由編程控制;J1為微控制器與無線RF電路的接口， 其中SCLK為RF芯片CC1101的時鐘輸入信號，接單片機P1.0與單片機時鐘同步，端口SO(GDO1)、GDO0、還有GDO2為無線RF電路的數字輸出口，端口SI和CSn為無線RF電路的數字輸入口。微控制器除了為RF電路提供控 制以外，還預留了鍵盤輸入與液晶顯示端口，為以后的需求作鋪墊。

2.3 USB接口電路

USB接口電路(如圖4所示)完成了系統和計算機或設備端的物理連接，提供總線的硬件收發接口，實現 電氣和底層的邏輯功能，完成上層協議處理、數據收發控制以及電壓調節。