基于nRF2401软件跳频协议的设计与实现

摘 要： 为解决射频收发器NRF2401 在ISM 频段内同频干扰，提高无线通信系统的通信质量和可靠性，提出了一种软件自适应跳频扩频协议。该协议充分利用nRF2401射频芯片多频点特性，使用软件程序设计将125个间隔为1 MHz的频道分成低、中、高三个频段，在无线信道受阻或同频干扰时，依据“低频-中频-高频”的循环顺序进行频道跳变。实验结果表明，工程机械仪表无线显示系统采用这种软件扩频协议设计，可以有效避免同频干扰和多点传输干扰，提高系统传输可靠性。
关键词： nRF2401；自适应跳频；扩频通信；抗干扰

目前使用的短距离无线通信技术及标准主要有Bluetooth、WIFI、ZigBee、UWB、NRF24XX系列产品等。Nordic公司生产的单片集成射频无线收发器NRF24XX系列芯片具有低功耗、支持多点通信、传输速率高、通信协议简单、通信质量稳定可靠、软件配置工作参数、需要的外围元件少、易于开发等优点，应用该系列芯片实现短距离无线通信是一种具备较高性价比的解决方案。但是，由于这些产品都是工作在ISM频段内，难免造成频段的拥挤。为此，大多产品的通信协议都设计了扩频技术以抗同频段干扰。例如，蓝牙采用了FHSS(快速跳频扩频技术)，W-LAN采用了DSSS(直接序列扩频技术)等。NRF24XX系列收发芯片的射频协议采用简单、透明的窄带信号直接发送，没有进行扩频处理，在实际应用中会遇到同频干扰降低通信系统的通信质量。但NRF24XX系列芯片的工作频段对用户开放125个频道，可以通过软件算法实现跳频，这也是一种简单经济的扩频方法。本文提出了一种软件自适应跳频扩频协议的设计方案，该方案充分利用nRF2401射频芯片多频点特性，使用软件设计将125个间隔为1 MHz的频道分成低、中、高三个频段，在无线信道受阻或同频干扰时，依据“低频-中频-高频”的循环顺序实现自适应跳频。该软件扩频协议在工程机械仪表无线显示系统样机上进行了抗干扰实验。结果表明，在通信双方遇到同频干扰时，射频收发机可以自适应跳变到未受干扰的频道，使得系统能够继续保持良好通信和可靠的数据传输。
1 nRF2401软件扩频协议的基本原理
射频收发芯片nRF2401工作于2.4 GHz的ISM频段，内置频率合成器等功能模块，工作频率等参数均通过软件进行配置，不需要复杂的通信协议支持，能够实现透明数据包无线传输。
由于该芯片采用窄带信号直接调制发送技术，未作任何频谱上的扩展，使得该芯片在定频通信时易受到同频信号干扰。本文提出的软件自适应跳频扩频协议是基于射频收发芯片nRF2401，其自身具有多频点特性和全软件配置参数的优点，利用全软件的设计方法达到了频谱扩展目的。软件跳频协议的设计原理是，将nRF2401自身间隔为1 MHz的125个顺序频道划分为低频段(2 400 MHz～2 441 MHz)、中频段(2 442 MHz～2 482 MHz)、高频段(2 483 MHz～2 524 MHz)三个相同带宽的子频段，并从三个子频段内各自选取某一频道作为当前工作频率，及上一跳频插件电感率和下一跳频率，且严格按照同一周期内不重复选频和相邻被选频率不在同一子频段内的原则，有效避免了频率跳变时的误跳，最终实现了无线通信系统抗同频干扰的设计目标。
系统进行无线通信时，该软件协议先使得射频收发机双方用较少的时间寻找到一个有效的通信频道，建立起握手信道，并保持在定频通信模式中，在遇到同频干扰的情况下，自适应地快速跳变到没有干扰的频道工作。
2 软件扩频协议的算法实现
2.1 跳频频点的选择方法
射频收发芯片nRF2401的工作频率范围为2 400 MHz～2 524 MHz，具有125个频道，间隔为1 MHz。将频道划分为低、中、高三个子频段，频道与子频段频率对应关系如表1所示。

表2中，序号表示信道频点跳频表中的上一跳与下一跳频道的编号，频道表示该编号的频点在射频芯片自身125个频道中的位置，频率就是该位置频道的工作频率值。
2.2 信道建立的握手流程
无线系统通信时，最重要的准备工作就是建立握手信道。系统信道建立的握手流程如图1所示。其中，Fm表示以表2中跳频序号为下标的频点，即m∈01→35。为了排除信道握手时可能遇到的同频干扰，射频收发机在建立握手信道时按照表2的跳频序列基进行循环跳变，以寻找到合适的通信频道。握手协议设定，m的初值为01，在时钟信号CLK有效的情况下，m达到35后自动复位为01。

一种简单的电子公用仪表解决方案 引言 电子公用仪表与目前使用的传统机械式和机电式仪表解决方案相比，具有很多优势。无论是气表、水表、热表，还是电表，都可以利用电子仪表的如下某些或全部特性： 精度更高 校准容易 防篡改保护 自

最新内置PSR芯片，分内置MOS和BJT的可做六级能效 这几款芯片是刚出来的，价格优势很明显现在有一款客户已经量产了，反馈还不错，想要资料的可以直接找我要来看看。现在主要是做5V2A,5V1A,还有12V1A的案子。
sofa

开关电源的频率响应测试 各位大侠好，


我想问下电源芯片或者电源设计上你们会测电源反馈回路的频率响应吗？如增益和相位等，这种测试对提高你们的产品质量和稳定性是否有极大的帮助呢？
一般测试工作

 1/3    1 2 3 下一页 尾页