基于STM32F103RB和CC1101的无线数传模块设计

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本文设计了一种可工作在433.00-434.79MHz，中心频率为433.00MHz，输出功率可调的无线数传模块。模块采用STM32F103RB单片机和射频芯片CC1101设计，利用EDA软件ADS2008仿真优化了射频电路的输出匹配网络。最后对无线模块输出功率，通信距离等参数进行了测试和验证。0 引言
随着近些年无线通信技术的发展，越来越多的无线技术开始涌现，GSM/GPRS、Wlan、Zigbee等，为了更方便人们生产生活，以及改变现有的无线频道变得越来越拥挤的现状，不同国家相继开通了一些用于免费的ISM频段，其中430M～510M的频段在中国最为常用。
本文选用ST公司生产的STM32F103RB作为主控芯片，TI公司生产的CC1101作为射频芯片，设计一种工作在433.05MHZ频段的MCU+RF无线数传射频模块，并编写相应的测试函数，用来对无线模块输出功率，通信距离等参数进行了测试和验证。
1 总体结构概述
根据实际的应用要求，无线数传模块主要包含以下几个部分：主控部分、射频部分、外围接口部分。主控部分负责数据处理尧控制射频部分的收发工作;射频部分负责交换控制信息和相关数据;外围接口部分为整个模块提供工作电源，同时为整个模块提供串行接口，方面模块进行测试。
2 模块硬件电路部分设计
2.1 射频部分设计
射频通信的具体实现需通过射频电路完成，随着微电子技术和集成电路的发展，现代射频通信电路都已集成在射频芯片内部。目前市场上的无线收发芯片的种类比较多，生产厂家有德州仪器、ATMEL、飞思卡尔、笙科电子等，而基于430MHz～510MHz的无线计量频段的无线收发芯片较少，其原因是该频段是刚刚发布的仅针对中国市场的频段，在国内也是近两年才开始发展该频段的无线计量系统。
德州仪器在2010年专门针对中国市场设计了一款基于430MHz～510MHz频段的无线收发芯片CC1101，本文也采用该芯片。CC1101 射频芯片数据速率支持1.2到500kBaud可编程速率，支持2-FSK、GFSK、MSK以及OOK等调试方式，发射功率可达+10dBm，接收灵敏度最高可达-112dBm，该芯片的最大优势在于低功耗特性，睡眠模式电流消耗为700nA，且外围器件相对较少，采用QFN封装，可大大降低无线产品开发成本。
CC1101内部集成了射频通信的收发电路。发送时，信号来源于外部的串行外设接口(SPI，Serial Peripheral Interface)，CC1101收到数据后会将其放在TXFIFO中，经过数据包处理器尧前向纠错/信道交织编码，进入调制器中，从调制器中出来的已调信号通过混频器(上变频)，将频率调节为适合在信道上传输的信号，之后通过功率放大器，将信号放大传输到差分信号引脚上。接收时，数据从差分信号引脚输入，经过低噪音放大器，将信号放大，同时降低了噪音的产生，放大后的信号经过混频器(下变频)进行变频，产生中频信号，中频信号经AD转换，自动增益控制，频率滤波后，由解调器将信号解调出来，再经过纠错/交织编码，最后将数据放在RXFIFO中，通过SPI口发送到微控制器。