嵌入式智能射频光传输模块设计

的PLL锁定时，该引脚输出高电平。另外单片机可通过A/D转换检测RSSI信号的强度。

近端模块与远端模块之间采用FSK通信，在图3 中，引脚RF_OUT和RF_IN分别用于发送FSK_OUT信号和接收FSK_IN信号。通信数据FSK_OUT由近端模块中的CC1000发出，结合图2 可知，FSK_OUT信号通过耦合器耦合到射频信号中，经过光/电转换进入光纤传输至远端模块；在远端，光信号被还原为射频信号，通过低通滤波得到FSK信号，此时称FSK_IN信号，该信号被远端模块的CC1000接收。远端模块发送给近端模块的数据依据同样的原理传输。模块之间的FSK通信大大提高了对光模块的监测和控制能力。

C8051F023有两个UART接口，在本设计中UART0与上位机通信，UART1则用于与CC1000的数据传输。

3.系统软件设计

3.1 系统软件总体设计

软件总体功能主要分为四个部分:参数监测、数据存储、数据收发和性能控制。在主程序中采用两个中断:定时器中断和串口中断。定时器中断实时采集参数数据，实现模块的实时监测；串口中断实时收发上位机和FSK数据，实现命令的处理和监控数据的传输。

主程序的结构如图4所示，程序对上位机命令进行鉴权处理之后，根据通信协议解析处理命令，并执行相应的操作。

3.2 CC1000参数编程

CCl000作为数传芯片，需要进行参数配置以决定其工作性能，因而CC1000参数编程是一个重要的过程。通过可编程配置寄存器能改变以下主要参数:接收/发送模式、射频输出功率、射频输出频率、FSK分频、晶振参考频率、传输速率和数据格式等。在本设计中，CC1000 采用曼彻斯特编码方式，进行数据译码和同步工作，这通过设置CC1000 的MODEM1 寄存器的参数完成。在同步编码方式中，曼彻斯特编码不需要锁定平均值滤波器，传输效率高。设计要求CC1000采用11.0592MHz晶振，接收本振频率为433.766MHz，发射中心频率为433.916MHz（连发"1"）、433.948MHz （连发"0"），调制频偏为32KHz，载频稳定度为10KHz。根据以上参数，可通过Chipcon 公司提供的CC1000配置软件SmartRF Studio来产生配置信息，这些配置信息将被输入到单片机中。另外该软件还可以提供输入/输出匹配电路和VCO电感所需的元件参数值。

完成配置信息后，要对CC1000进行初始化，初始化主要完成对CC1000内部寄存器的设置。在初始化时需复位CC1000内部寄存器。当完成寄存器的设置后，为了避免芯片运行过程中频率产生的漂移，应当校正CC1000内部VCO和PLL寄存器中的值。校正完成后，对MAIN寄存器进行设置，将CC1000输出功率初始值设为0，功耗模式设置为低电平模式，以降低功耗。初始化流程如图5所示。

3.3 数据收发程序设计[5]

数据的收发包括：单片机接收上位机数据，单片机向上位机发送数据，单片机接收CC1000数据和单片机向CC1000发送数据。这里仅讨论单片机通过串口1接收中断接收CC1000数据过程，这是整个数据收发程序设计中的难点。

本设计中，单片机与CC1000之间采用曼彻斯特同步模式进行数据的接收和发送。在发射模式下（单片机向CC1000发送数据），PCLK提供发送数据时钟信号，DIO用于数据输入，CC1000 自动完成对数据的译码。在接收模式下，PCLK 提供接收数据时钟信号，在DIO提供数据，CC1000自动完成数据编码和同步工作。

（1）数据帧结构

在曼彻斯特同步模式下，数据帧由训练码、同步码、前导码和有效数据构成。在本设计中，训练码为连续交替出现的0 和1，共40个；同步码为连续出现的8个0；前导码为连续的8个1。当数据中出现符合前面所有格式数据时，接下来的数据就是要接收的有效数据。当数据符合帧格式时，单片机才认为该数据为合格数据，从而进行接收，这样可以保证接收数据的准确性，降低传输误码率。

（2）串口1接收中断服务程序

在通信过程中CC1000 具有3 种状态：IDLE（空闲）、RX（接收数据）、TX（发送数据）。由于CC1000与单片机之间是半双工模式通信，因而RX 与TX 两状态要互斥。数据的接收由串口中断完成：UART0接收中断接收来自上位机的数据，UART1接收中断则接收来自CC1000的数据。UART1中断服务程序数据传输流程如图6所示。在接收过程中，为了避免数据帧长度过长，当接收的有效数据超过缓冲区空间时，单片机判定此帧无效。

3.4 参数监测与控制

单片机通过A/D转换完成对参数的采集和数字化，这一过程由定时器中断完成。监测数据被存储，并通过PC机显示出来。增益控制和偏置电压则通过单片机的D/A转换来控制。有关这方面的软件设计，由于篇幅有限，这里不再赘述。

4.总结

嵌入式智能光模块可以实现直放站近端机和远端机的远程光纤通信，在此基础上，PC 机只需通过