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收发器工作
收发器通过将中断输出线的电平拉低来向主机MCU发出中断请求。这表示发生以下事件之一：
发送（TX）寄存器已准备好接收下一字节
接收（RX）FIFO已达到预编程的位数
上电复位（Power on Reset，POR）确认
发生了FIFO溢出/TX寄存器下溢
主机MCU收到来自收发器的中断请求后，会通过读取收发器的状态位来确定中断源。然后，MCU会决定所需的下一个串行命令以继续通信或使收发器断电。
数据缓冲
大多数收发器中都含有一个FIFO缓冲器。如果使能数据FIFO，则收到的数据流在时钟控制下进入16位缓冲器。收发器只在同步模式电路检测到有效数据包后才开始填充FIFO。这可防止随机错误数据装入FIFO。FIFO达到预定义位数后，器件的中断输出引脚上将发出缓冲器已满信号。此引脚上的逻辑电平“1”表示RX FIFO中的位数已达到预编程限制。收发器产生中断的电平可通过FIFO和复位命令设置。有关这些配置寄存器的详细信息，请参见器件数据手册。
对于我们的应用，此值已设置为8位（一个字节），这样在发送/接收过程中可以将数据逐字节装入FIFO。这只适用于通过配置设置命令使能的FIFO模式。SPI缓冲器的读取操作会使RX FIFO复位已接收位数，并使中断输出引脚恢复到逻辑零电平。
RF协议选择
对于本设计，我们评估了各种当前可用的RF通信协议。ZigBee?、Microchip的MiWi?和MiWi点对点（Peer to Peer，P2P）等协议均已经过评估。但是，由于应用需要近实时的特性，因此使用了非常基本的时分多址（Time Divisional Multi Access，TDMA）协议方案（见图3）。通过将帧中第一个时隙定义为主机控制器发出的标识，我们可以很容易地确保在整个传感器监控系统中实现非常精确的延时。

图3：TDMA系统

传感器单元
　　对于我们的系统，我们已决定在每个数据帧中使用10个时隙，第一个时隙作为帧起始，另外九个用于多个远程传感器。这样，我们最多可以近实时地监控九个传感器。我们将主机MCU的预定义时隙设置为每秒10个，即每帧持续100 ms。这样，我们便能够以每秒10次的速率（或10 Hz）从各个传感器提取RF数据。通过增加每秒时隙数可轻松实现更快的轮询方案，但这样会影响所需数据速率以及基带滤波器带宽间距。
硬件
传感器单元上使用的PIC16F688 8位闪存MCU实际上每20 ms测量一次原始模拟传感器输入（每秒50次采样）。然后，它每隔100 ms会将最后五次采样一次发送给主机控制器。这样可获得更高的传感器采样率，而不会对系统的复杂性产生明显影响。这种数据缓冲方案还有助于降低传感器的总功耗要求，因为接收和发送RF数据包消耗了大部分功率。MCU单元在大多数时间都处于低功耗休眠状态。它会每隔20 ms唤醒一次来对模数转换器（Analog-to-Digital Converter，ADC）或数字I/O引脚进行采样，然后每隔100 ms进行一次批量RF传送（大约持续2 ms）。
固件
PIC16F688 MCU使用内部基于RC的振荡器来确保从休眠和低功耗状态快速启动。为简化软件，采用了基本状态机软件流，并将MCU配置为每隔20 ms唤醒一次。这些状态中的一个被分配为等待主机控制器的RF帧起始（Start Of Frame，SOF）标识的传输。此SOF标识的接收操作用于将远程传感器单元与精度更高的主机单元同步，该主机单元采用晶振进行USB通信。如果在至少150 ms内未检测到SOF标识，则远程传感器将进入低功耗非活动状态，在此状态下，单元每秒唤醒一次来搜索SOF标识。这样主机便可通过打开或关闭SOF标识的传输，只在需要时轮询远程传感器。
如果需要同时监控更多传感器，可以轻松地将这个非常基本的协议方案扩展至允许更多时隙。但总是需要在各个传感器单元的常规反应时间（采样传感器）与总功耗预算之间进行权衡。此协议方案可进行修改以满足系统以及可用电源的特定需求，例如为每个远程传感器供电的电池尺寸以及预期使用寿命。
主机控制器单元
　　对于主机控制器，我们选择了PIC18F14K50 8位闪存MCU，它是小型20引脚封装形式的全速USB 2.0器件。选择此器件的原因是其成本低廉，并且我们希望主机控制器通过USB端口直接与任何PC连接，以报告有关系统中每个远程传感器状态的近实时信息。也可以使用其他备用接口选项。主机单元由USB端口供电，然后以人机接口设备（Human Interface Device，HID）类USB设备的形式注册到PC。
硬件
使用PIC18F14K50 MCU，实际的硬件设计与远程传感器单元非常类似。使用相同的RF收发器设计，但将PIC16F688 MCU换成PIC18F14K50 MCU，以提供所需的USB接口功能。此单元需要持续供电，用作简化的TDMA系统中的主节点。
固件