软件设计 - 基于nRF24L01和PIC16F877无线数据传输系统设计

　　要设计好系统的软件，必须清楚其工作原理：首先给发射机上电，配置其L01为PRX，使其进入接收模式等待主机的握手指令，此时采集装置并未开始工作。然后将接收机通过USB接口连接计算机，运行VB程序，点击开始试验按钮，握手指令(H’33’)便通过接收机的L01 (上电配置为PTX)发射出去，发射机在接收到握手指令后，还要做出判断，若不是H’33’，则继续等待握手指令;若是，表示双方建立连接成功，此时发射机的L01便配置为PTX，同时单片机向采集装置发送一脉宽为3.6us的高电平脉冲以激活A/D，使其开始采样，采样率为1KHz。由于每路传感器信号都要被A/D采样，并转换为12bit数字量(认为是2 Byte)，那么10通道则为20 Byte，经过单片机处理后再送入L01打包发射。350us之后，接收机收到该数据，并通过单片机和USB芯片实时写入计算机缓存区内，这样双方数据传输10000次，每次20Byte，传输完毕后数据曲线会在VB界面上实时显示。

　　基于以上分析，该系统软件分为两部分:单片机控制程序和计算机界面程序。前者主要完成以nRF24L01为核心的多通道信号的采集和无线传输，后者则完成信号的显示，以供研究人员分析。本文只介绍控制程序，它采用模块化程序设计方法， 分为发射机程序和接收机程序两部分。其流程图如图3所示。

　　由于采集系统以1KHz进行采样，即每1ms送20Byte数据，因此无线部分进行一次传输需1ms。若接收机执行接收子程序不够1ms，则必须通过延迟补够，以和发射同步。另外，在接收机程序中特设置800us定时器中断，以防接收机因接收不到数据而长时间等待，影响数据的传输效率。

　　4.问题分析

　　本系统在运行时出现了一些问题，使其不能正常工作，现说明如下：

　　① L01在收发转换时出现问题;

　　原因：配置字并未写入L01内。

　　② 数据传输时发现其低八位为零，但高四位有数;

　　原因：开启了单片机的PSP功能，导致D口不能用了。

　　③ 数据传输波形图严重失真;

　　原因：无线模块在收发同步上存在问题，数据包之间没有一一对应。

　　5.实验结果

　　本系统需进行10000次数据传输，每次传输20字节。传输数据时务必保证发射机和接收机的同步性，否则数据包之间将会出现错位，得到的数据曲线会严重失真，影响分析，所以同步问题在无线数据传输系统占重要地位。现附上本系统在同步良好情况下的无线数据传输波形图，见图4。图中的10条曲线是传感器信号被10片A/D采样后经无线传输至计算机后通过VB界面显示出的，中间幅值较高的曲线是两路正弦波，其余为基线。

　　6.结论

　　本系统控制方便、工作稳定，能实现可靠的无线数据传输。经大量实验测得：该系统的平均传输率可以达到256Kbps，平均误码率只有0.2%，可满足绝大部分无线数据传输的需要。