首页 -> 2007年第1期
用于ＵＳＢ接口的无线ＭＯＤＥＭ
作者：吕 艳
[关键词] USB无线通信微控器
一、引言
在工业生产和科学技术研究的各行业中，常常利用PC或工控机对各种数据进行采集。这其中有很多采集地点是在地理位置较偏僻的郊区、农村，且采集点的接口不容易触碰到。本文所介绍的用于USB接口的无线MODEM就是针对此种情况而设计的，它可以在移动的车中利用无线收发器接收数据，再通过USB接口传输到PC中，在计算机遥测遥控系统中有广泛的应用。
USB通用串行总线主要用于USB设备与主机之间的数据通信，特别为USB设备与USB主机之间大量的数据传输提供了高速、可靠的传输协议。射频通信以其优点也应用在越来越多的场合。本文所设计的USB接口的无线MODEM主要由单片射频收发器、微控制器和USB接口芯片组成。本系统充分利用USB口数据传输功能，设备连接方便，系统可用于进行无线串行数据双向传输。
二、用于USB接口的无线MODEM的功能模块
本文设计的USB接口无线MODEM主要由单片射频收发器、微控制器和USB接口芯片三大模块组成。单片射频收发器完成数据信号的采集，即由PC机发出命令，通过与之相连的MODEM通过无线的方式发射出去，放置在采集点上的MODEN接收到此命令后，将储存器里的数据以射频信号形式发射给车载里的MODEN。微控制器完成状态变换的处理以及通信控制、管理功能。USB接口芯片完成数据的再次处理并通过USB线传递给PC机。
三、无线收发模块
本设计采用了TI公司推出的射频无线发送接收芯片—TRF6900。 TRF6900是TI公司最新推出的单片无线收发一体芯片，它在一个器件上包括了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制解调、FM调制解调、直接数字频率合成 (DDS) 、接收信号强度指示(RSSI)等多种功能，集成程度相当高。
1．TRF6900芯片介绍。
TRF6900主要性能如下:(1)工作频率为868MHz—870MHz(西欧)/902MHz—928MHz（美）；(2)有效数据传输距离1000米；（3）典型输出功率 4.5dBm；（4）典型输出信号频差230 Hz；（5）工作电压2.2 V—3.6 V；（6）待机电流5uA，工作电流50mA；（7）内置2个可编程模式。
TRF6900内部电路可分为发射模块和接收模块。接收模块包括低噪音放大器、混频器、中放、FM/FSK解调器、接收信号强度指示和低通滤波放大器等几部分。发射模块包括串行控制接口、直接数字频率生成器、压控振荡器、锁相环等几部分。
2．TRF6900工作原理。
（1）接收机工作原理。从天线接收到信号由LNA_IN引入TRF6900，首先经过低噪音放大器。低噪音放大器有正常模式和低增益模式两种模式。当TRF6900接收的信号较强时，应该选择低增益模式，这样可以最大程度地减少信号非线性失真。放大后的信号被送入混频器，混频器将信号变频到中频，再通过第一和第二级中频放大。第一级中频放大可获得7dB的增益，用以补偿滤波器带来的损耗；第二级中频放大包括多个放大器，总共可获得80dB的增益。经过两级放大后的信号，如果采用的是FM/FSK调制方式就被送入FM/FSK解调器，解调出数据信号从DATA_OUT引出。如果是频移键控（ASK）或开关键控（OOK），则送入接收信号强度指示器（RSSI）解调，解调后的基带数据RSSI_OUT输出。
（2）发射机工作原理。数字基带信号从TX_DATA引入TRF6900片内，经过直接数字频率合成器（DDS）调制到中频，再通过锁相环(PLL)倍频到射频，最后通过功率放大器放大信号后，由PA_OUT导出射频信号，通过天线发射出去。
四、USB驱动设计
USB接口芯片采用的是Philips公司的并行USB接口芯片PDIUSBD12，符合通用串行总线(USB)1．1版本规范。这里用LPC2200微控制器与PDIUSBD12构成USB设备。
PDIUSBD12使用LPC2200外部存储控制的Bank2部分，数据地址为0x82000000，命令地址为Ox82000001。RST_USB、SUSP为LPC2200的输出引脚，PDIUSBD12中断信号为中断输入信号，且为外部中断O。C1、C2和X1为PDIUSBD12提供工作所需的时钟输入。发光二极管GoodLink在正常通信时闪烁。PDIUSBD12的AD0连接到LPC2200的A0，当LPC2200在A0引脚输出l时，表示输出到PDIUSBD12数据总线D0～D7上的数据为命令字；当A0引脚输出0时，表示输出到PDIUSBD12数据总线D0～D7的数据为数据字。
为了使驱动软件可移植性强、易维护，采用分层的方法编写PDIUSBDl2的驱动程序。USB驱动程序软件包提供给用户6个API函数，这6个函数都在USB应用层中定义。
五、总结
用于USB接口的无线MODEM，将无线通信的优点和传统的USB接口有机地结合起来，不仅能提供较高的数据传输率，而且改进了数据的接入方式，使传输系统更加方便、可靠。用于USB接口的无线MODEM凭借其完美的性能和低成本，可以满足无线领域中非网络端的需求。