基于nRF24L01的2.4GHz无线通信系统设计

　　随着科技的发展进步，互联网技术的高速发展，人们对无线通信质量的需求不断提高。老一代无线传输技术以无法满足现今需求。于是新一代无线传输孕育而生；2.4G无线传输技术就是其中之一。

　　所谓的2.4G无线传输技术，其频段处于2.405GHz-2.485GHz（科学、医药、农业）之间。所以简称为2.4G无线技术。这个频段里是国际规定的免费频段，是不需要向国际相关组织缴纳任何费用的。这就为2.4G无线技术可发展性提供了必要的有利条件。而且2.4G无线技术不同于之前的27MHz无线技术，它的工作方式是全双工模式传输，在抗干扰性能上要比27MHz有着绝对的优势。这个优势决定了它的超强抗干扰性以及最大可达10米的传输距离。此外2.4G无线技术还拥有理论上2M的数据传输速率，比蓝牙的1M理论传输速率提高了一倍。这就为以后的应用层提高了可靠的保障。综合2.4G、蓝牙以及27MHz这三种常用的无线传输技术，2.4G有着自己独到的优势所在。相比蓝牙它的产品制造成本更低，提供的数据传输速率更高。相比同样免费的27MHz无线技术它的抗干扰性、最大传输距离以及功耗都远远超出。

　　实现方案及硬件选型

　　系统实现方案

　　系统的目的是在单片机的控制下实现数据的无线传输 ，硬件电路结构如图 1 所示

　　该系统主要以单片机为控制处理核心 ，由它完成对数据的采集处理以及控制数据的无线传输 ;电源电路提供系统所需各种电压 ;复位电路提供单片机所需的复位信号 ;晶振电路提供单片机的时钟信号 ;指示电路用来指示无线传输模块的工作状态 ;键盘电路用来发送各种类型的指令和数据 ;显示电路用来显示系统接收到的指令和数据。

　　硬件选型

　　设计采用低成本、性能好的 NORDIC 公司生产的 nRF24L01 芯片来完成。nRF24L01 是单片射频收发芯片 ，工作在全球开放的 2. 4 GHz 频段 ，有多达125 个频道可供选择 ;可通过 SPI 写入数据 ，并且有自动应答和自动再发射功能 ;芯片功耗非常低 ，以- 6 dBm的功率发射时 ，工作电流只有 9 mA ，接收时工作电流只有 12. 3 mA ;多种低功率工作模式使节能设计更方便 ，并且市场上有不少以它为核心的模块 ，便于购买。PTR6000 就是以 nRF24L01 为核心的无线收发模块 ，它可以通过软件设定地址 ，同时设置6 路接收通道地址 ，特别方便点对多点无线通信。其内部全面的寄存器配置 ，能够更全面地对无线数据传输的细节进行控制。所以本次的无线数传模块选用了 PTR6000 ，它的硬件接口如图 2 所示。

　　在待机或掉电模式下 ，单片机通过 SPI 接口配置 PTR6000 的工作参数 ;在发射/ 接收模式下 ，单片机通过 SPI 接口发送和接收数据 ;中断输出接口IRQAM可提供如下 3 种中断输出 ：发送完成中断TX DR、接收完成中断 RX DR、最大发送次数到MAX RT。

　　由于 PTR6000 的工作电压为 1. 9～3. 6 V ，AVR系列单片机也工作在低电压 ，并且具有 SPI 接口 ，正好满足了这一点要求 ;考虑到显示部分使用串行方式 ，所使用的 I/ O 口不是很多 ，ATmega8L 足以满足要求 ，为了降低设计成本 ，控制芯片选择 ATmega8L。