基于NRF9E5射频无线遥控系统的设计

计

当遥控系统的硬件设计完成之后，软件成为沟通各个硬件部分的灵魂和血脉，遥控系统的软件程序设计主要涉及PC与nRF9E5的串行通讯，nRF9E5芯片的射频传输与接收，PWM的脉宽输出等内容，图5所示为遥控系统命令发射端程序流程，首先系统初始化，定义P0口功能、定时器初值（串行通讯的波特率）、SPI控制寄存器的初始化、RF控制寄存器初始化等，nRF9E5的串口能接收来自PC的命令，使接收的命令能顺利传出。nRF9E5的射频传输模块的功能和nRF905芯片的功能完全相同，将所有高速射频协议集成在芯片内部，和微控制器相连的部分只是采用简单的SPI接口，使得在编程时对数据的接收和发送变得异常简单，在ShockburstTMRX模式下，当地址接收正确，有效信号接收完毕后由AM和DR通知MCU，在ShockburstTMTX模式下，nRF905自动生成CRC校验，当数据发送完后由DR通知MCU。

当有数据要发送时，MCU通过SPI接口将接收阶段的地址和有效数据写入nRF905，MCU通过设置TRX_CE、TX_EN为高来激活nRF905 Shockburst进行传输，nRF905在进行数据传输时，首先完成射频无线传输系统的自动上电，然后对数据包加前缀和进行CRC校验，进而来完成数据包的发送，当发送完毕后，设置数据就绪（DR）信号为高，可以继续进行数据的发送；如若AUTO_RETRAN设置为高，则nRF905不断的进行数据发送直至TRX_CE为低。

当有数据需要接收时，nRF9E5的射频模块进入数据接收状态，当nRF905检测到频率相同的载波时，寄存器中的载波检测（CD）信号变高，当nRF905检测到的有效地址与自动地址匹配时，寄存器中的地址匹配（AM）信号变高，当nRF905接收到的数据包（通过CRC校验）正确时，射频模块去掉数据包的前导码地址和CRC位，数据准备就绪（DR）被置高，此时MCU可通过SPI接口将接收的数据读出；当接收完数据后，nRF905将AM和DR置低，此时nRF905将进入发射、接收或者掉电模式；接收到的数据命令通过计算机指令来调整MCU的延时时间，从而产生不同占空比的PWM脉宽，经三极管进行放大从而来驱动微马达，通过指令来调整MCU输出脉宽的占空比来达到调整电机转速的目的。

4 结束语

本文采用Nordic公司的nRF9E5芯片对扑翼微型飞行器的遥控装置进行了相应的硬件设计和软件编程，通过PC发送控制命令，经计算机串口传输至nRF9E5，再由nRF9E5内部的数据传送，经射频（RF）模块发送出去，另一端的接收装置也采用相同的nRF9E5，空中传输的控制命令经射频模块接收到，然后由MCU读出，进而来控制PWM脉宽的调制，从而实现了对微型直流电机的调速；实验表明，该系统具有成本少、功耗低、尺寸小的特点，能以较高质量在100～150米范围内进行信号的无线传输。

本文作者创新点：微型飞行器是当前研究的热点，其控制系统是该课题研究的重要内容，本文采用nRF9E5射频芯片进行了仿生微型飞行器无线遥控系统的软硬件设计与系统调试，具有电路体积小，传输距离远，功耗低等特性。