近些年信息通信領域中發(fā)展最快,、應用最廣的就是無線通信技術,。而無線通信技術又有著集成化、低功耗,、易操作的發(fā)展趨勢,。微功率短距離無線數據傳輸技術作為一種無線通信實用技術,，一般使用單片射頻收發(fā)芯片，加上微控制器和少量外圍器件構成專用或通用無線通信模塊,，只要依據命令字進行操作即可實現基本的數據無線短距離抄表功能,。本文提出了 一種基于CC1100的無線自動抄表系統(tǒng)，其通信質量好,、成本低,、工作可靠、經濟實用,，可以準確及時地將用戶三表數據抄送上來,，是一種理想的自動抄表解決方案，同時也是抄表收費系統(tǒng)發(fā)展的趨勢,。
1抄表系統(tǒng)結構
抄表系統(tǒng)主要由主站,、GPRS通信信道、集中器,、低壓電力線網絡,、數據采集器、用戶電表組成,。系統(tǒng)工作原理是利用低壓電力線或者RS一232總線將電表數據由采集器傳輸到集中器,，然后集中器將信號定時或實時地傳送至GPRS網絡，經網關支持節(jié)點(GatewayGPRSSupportNode,，GGSN)完成與Internet網絡的數據交換,，最后由主站的計算機接收Internet上的數據并進行用戶電表數據匯總,、電費計量,、線損分析等相關處理。
系統(tǒng)可用于家庭內部三表或多表數據的抄送,。系統(tǒng)下層直接與水表,、電表、煤氣表等連接,，上層與抄表中心主機連接,，實現數據的遠程抄送。系統(tǒng)一般使用被動抄表方式,。上層模塊接收到儀表中心的抄表命令時,，通過無線方式向下層模塊發(fā)送抄表指令。無線抄表系統(tǒng)的總體框架如圖l所示,。
2主要器件的介紹
2．1AT89S52的主要特點
A89S52是一種低功耗,、高性能CMOS8位微控制器，具有8k在系統(tǒng)可編程F1ash存儲器,。片上F1ash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程,，亦適于常規(guī)編程器,。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供了高靈活,、超有效的解決方案。
A89S52與MCS一5l單片機產品兼容,，具有8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程F1ash存儲器,、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：OHz～33Hz,、三級加密程序存儲器,、32個可編程I／O口線、三個16位定時器／計數器,、八個中斷源,、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式,、掉電后中斷可喚醒,、看門狗定時器、雙數據指針,、掉電標識符,。
2．2CC1100主要性能
CC1100是一種低成本真正單片的UHF收發(fā)器，為低功耗無線應用而設計,。電路主要設定為在315,、433、868和915MHz的ISM(工業(yè),，科學和醫(yī)學)和ISRD(短距離設備)頻率波段,，也可以容易地設置為300～348MHz、400～464MHz和800～928MHz的其他頻段,。RF收發(fā)器集成了一個高度可配置的調制解調器,。其數據傳輸速率可達500kbps。通過開啟集成在調制解調器上的前向誤差校正選項,，能使性能得到提升,。CC1100為數據包處理、數據緩沖,、突發(fā)數據傳輸,、清晰信道評估、連接質量指示和電磁波激發(fā)提供廣泛的硬件支持,。CC1100的主要操作參數和164位傳輸／接收FIF0(先進先出堆棧)可通過SPI接口控制,。3硬件設計
單片機對發(fā)射模塊和接收模塊的控制，首先都要對單片機的接口進行初始化(SPI總線接口技術是一種高速,、高效率的串行接口技術,，主要用于擴展外設和進行數據交換,。)，然后要對射頻模塊初始化,，在這部分的初始化中要上電復位芯片和對它的片內寄存器進行配置,。發(fā)射端發(fā)射一組數據中首先要通過口對，緩沖區(qū)設置單次發(fā)送的數據個數,，然后寫入要發(fā)送的數據包,，數據自動加前導碼和校驗，接著進入發(fā)送模式發(fā)送數據包,，等待本次發(fā)送結束,，最后沖洗緩沖區(qū)，本次發(fā)送完畢,。接收端接收一組數據中首先進入接收模式,，等待接收信息完成，然后接收到的數據包被分解,，讀出所有接收到的數據并存儲,，最后清洗緩沖區(qū)，本次接收完畢,。CC1100具有包處理機制,、發(fā)送、接收FIF0,、WOR模式(WakeonRadio)等諸多特點,。在CC1100之前的無線收發(fā)芯片都是采用同步方式將數據按位發(fā)送出去，這種方式在發(fā)送與接收數據時處理起來比較麻煩,，接收時還要判斷前導字與同步字,。而CC1100把這些繁瑣的工作承擔下來，當需要發(fā)射數據時,，只需將發(fā)射的數據按照一定的格式通過SPI口寫入到發(fā)射FIF0,，然后把CC1100配置成發(fā)射狀態(tài),，數據就會按照要求發(fā)射出去,；當需要接收數據時，首先將CC1100配置成接收狀態(tài),，一旦收到符合要求的數據,，CC1100就會把收到的數據存入接收FIF0，同時引腳GD00或GD02會有一個脈沖出現,，這個脈沖可以用來通知MCU有一個數據包已被CC1100收到,，MCU就可以通過SPI口將CC1100收到的數據取出來。硬件連接如圖2所示,。
4軟件設計
CC1100通過4線SPI兼容接口(SI,、S0,、SCLK和CSn)配置，這個接口同時用作寫和緩存數據,。SPI接口是一種同步串行通信接口,，CSn是芯片選擇管腳，當該管腳為低電平時,，SPI接口可以通信,，反之不能通信。SI和SO為數字傳輸管腳,，分別用于數據輸入和數據輸出,。SCLK為同步時鐘，在時鐘的上升沿或下降沿數字數據被寫入或讀出,。在讀或是寫寄存器,，首先要在SI管腳寫入寄存器地址(Address)字節(jié)。地址字節(jié)有8位,，最高位為讀寫位,，后7位為地址位。當執(zhí)行寫寄存器操作時,，讀寫位為O,，當執(zhí)行讀寄存器操作時，讀寫位為1,。無論是讀操作還是寫操作,，在地址字節(jié)被寫入時，CC1100S0腳上輸出一個芯片狀態(tài)字節(jié),，狀態(tài)字節(jié)包含關鍵狀態(tài)信號,，對MCU是有用的。CC1100的TXFIF0(發(fā)射先進先出堆棧)和RXFIF0(接收先進先出堆棧)也可以用同樣的讀寫方式進行訪問,，只是使用與配置寄存器不同的地址段加以區(qū)別,。另外，CC1100的指令也是通過SPI接口傳送,，CC1100有14個內部指令,。這些指令用來關閉晶體振蕩器，開啟傳輸模式,，狀態(tài)轉換和電磁波激活等,。軟件流程如圖3所示。
通過SI寫入特定的字節(jié)使CC1100執(zhí)行不同的命令,，CC1100共有20個引腳,，可通過4線SPI兼容接口配置(包括數據線SI、S0、時鐘線SCLK,、使能線CSn),。其中CSn可以連接到一個IO口來模擬時序，而其他三個腳則接到主MCU的SPI接口,。通過重復使用SPI接口上的SI,、SCLK和CSn，可使通信的主要狀態(tài)執(zhí)行一個簡單的三腳控制,，即休眠,、空閑、RX和TX,。CC1100有兩個專用的配置引腳和一個共享引腳,，能用于輸出對控制軟件有用的內部狀態(tài)信息，并能用來對MCU產生中斷,，其引腳名為GD00和GD01,。共享引腳為SPI接口上的S0腳。GDOl／SO的默認設置為3狀態(tài)輸出,。通過選擇任意其他的控制選項可使GD01／SO腳成為一般引腳,。當CSn為低時，此引腳的功能如一般S0腳,；而在同步和異步連續(xù)模式下,，處于傳輸模式時，GD00腳被用作連續(xù)TX數據輸入腳,。
5結論
無線自動抄表系統(tǒng)是未來發(fā)展的必然趨勢,，而對于抄表系統(tǒng)的改造，由AT89S52單片機和CC1100構成的無線自動抄表系統(tǒng)具有使用方便,、成本低,、應用靈活、價格適中的優(yōu)點,。家庭內部的三表可以統(tǒng)一抄送,。還可以應用在低功率遙感勘測，住宅和建筑自動控制,，無線警報和安全系統(tǒng),，工業(yè)監(jiān)測和控制，無線傳感器網絡,，遙控遙測系統(tǒng)中,，而且適用于電子消費產品、住宅,、建筑物自動控制等諸多無線應用領域。