Журнал "Новости Электроники", номер 7, 2008 год.Программирование радиомодуля PAN 2355
Валерий Жижин (ЗАО "ИПК "СТРАЖ")Радиомодуль PAN 2355 компании Panasonic Industrial GMBH, реализованный на базе полудуплексного приемопередатчика СС1100 компании Texas Instruments, предназначен для построения узкополосных систем малого радиуса действия в диапазоне 868 МГц. В статье идет речь об особенностях программирования модуля на этапах конфигурации и передачи данных. Приводится описание практической реализации беспроводной системы сбора данных на базе PAN 2355 с удаленных сенсоров.
В последнее время многие российские разработчики беспроводных сенсорных систем останавливают свой выбор на радиомодулях, использующих приемопередатчики Texas Instruments из линейки Chipcon, в частности, радиомодулях ISM диапазона PAN 23хх. Это связано с тем, что модули PAN 23хх надежны, просты в использовании, не требуют усилий в изготовлении радиочастотных цепей, характеризуются очень малыми размерами(PAN 2355 - 8х8,2х2 мм) и невысокой стоимостью.
Внутренняя архитектура и основные технические характеристики PAN 2355 подробно описаны в работе [1]. Однако в вопросах практического применения и особенно программирования радиомодулей существует определенный пробел, несмотря на появление на сайте http://www.ti.com/ библиотеки функций для работы с ССххх0. В статье излагается практическое применение этих функций, адаптированных для микроконтроллера MSP430F1232A.
Рассмотрим автономную беспроводную радиосистему сбора данных с двух температурных датчиков с линейным выходом по напряжению 0...3 В. Основные характеристики системы следующие:
- дальность 30 м на открытом пространстве;
- мощность передатчика 10 мВт;
- скорость передачи 115 кБит/с;
- метод модуляции - MSK;
- CRC - контроль.
На рис. 1 и рис. 2 приведены схемы передатчика и приемника соответственно.
Рис. 1. Схема передатчика системы сбора данных
Рис. 2. Схема приемника системы сбора данных
Алгоритм работы системы заключается в следующем.
Датчики подключены к каналам АЦП А6 и А7 микроконтроллера MSP430F1232A передатчика, который попеременно их включает на 2 мс со скважностью 1:1000. Считанные из буферов АЦП А6 и А7 данные усредняются за время 30 с и результат (1 байт/канал) передается в модуль PAN 2355, сконфигурированный в режим ТХ. На приемном конце аналогичный радиомодуль, сконфигурированный в режим RХ, транслирует полученные данные в микроконтроллер, который через UART-порт по интерфейсу RS-232 передает информацию с датчиков в COM порт ПК. Радиомодули PAN 2355 подключены к микроконтроллерам через 3-проводной интерфейс SPI.
Для комфортной работы с модулем желательно использовать еще две линии - GDO0 и GDO2.
Всего в трансивере используется 47 конфигурационных регистров. Значения некоторых из них (примерно 12) можно оставить по умолчанию. Для расчета параметров конфигурации можно воспользоваться Data Sheet на микросхему СС1100, но лучше это сделать с помощью программы SmartRF_Studio, которую можно бесплатно скачать с сайта http://www.chipcon.com/. При передаче сигнала по интерфейсу SPI используется аппаратный модуль микроконтроллера MSP430F1232A.
Собственно программа передачи/приема данных с использованием PAN 2355 состоит из вызывов следующих основных функций: конфигурации SPI-интерфейса MSP430F1232A, первоначального сброса модуля, функции записи конфигурационных параметров, функции записи стробов, функции передачи байта и функции приема байта. Функция установки конфигурационных параметров радиомодуля должна вызываться после функции сброса модуля. Шестнадцатеричные адреса регистров конфигурации приводятся в документации на СС1100, также можно воспользоваться заголовочным файлом TI_CC_CC1100 - CC2500.h, приведенным в библиотеке функций для работы с Chipcon.
Рассмотрим эти функции:
Функция конфигурации SPY модуля MSP430F1232A
Модуль должен быть сконфигурирован в режим Master.
void TI_CC_SPISetup(void)
{
TI_CC_CSn_PxDIR |= TI_CC_CSn_PIN; // P3.0 -> OUT
TI_CC_CSn_PxOUT |= TI_CC_CSn_PIN; // CSn = 1
ME2 |= USPIE0;
UCTL0 |= CHAR + SYNC + MM;
UTCTL0 |= CKPL + SSEL1 + SSEL0 + STC;//SPI 3-pin mode
UBR00 = 0x02; // UCLK/2 -> 115kHz
UBR10 = 0x00;
UMCTL0 = 0x00;
UCTL0 &= ~SWRST;
}
Функция сброса модуля void TI_CC_PowerupResetCCxxxx(void)
{
//********** 1->0->1***********************
TI_CC_CSn_PxOUT |= TI_CC_CSn_PIN; // CSn = 1
Delay1(1);
TI_CC_CSn_PxOUT &= ~TI_CC_CSn_PIN; // CSn = 0
Delay1(1);
TI_CC_CSn_PxOUT |= TI_CC_CSn_PIN; // CSn = 1
Delay1(1);
TI_CC_CSn_PxOUT &= ~TI_CC_CSn_PIN; // CSn = 0
// ожидание события SOMI = 0
while(TI_CC_SPI_USART0_PxIN&TI_CC_SPI_USART0_SOMI);
U0TXBUF = TI_CCxxx0_SRES; // Строб сброса
IFG2 &= ~URXIFG0; // Сброс флага
// ожидание окончания пересылки строба
while (!(IFG2&URXIFG0));
while (TI_CC_SPI_USART0_PxIN&TI_CC_SPI_USART0_SOMI); TI_CC_CSn_PxOUT |= TI_CC_CSn_PIN; // CSn = 1
}
Функция конфигурации PAN 2355 void writeRFSettings(void)
{
// Запись установочных значений
// GDO0 , GDO2 - вывод
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_IOCFG0, 0x06);
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_IOCFG0, 0x06);
// Длина пакета данных - 1 байт
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_PKTLEN, 0x01);
// Автоматический контроль пакета без проверки адреса
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_PKTCTRL1, 0x04);
// CRC - контроль включен
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_PKTCTRL0, 0x05);
// Адрес устройства -0
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_ADDR, 0x00);
// Номер канала -0
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_CHANNR, 0x00);
// Настройка синтезатора частоты
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_FSCTRL1, 0x0B);
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_FSCTRL0, 0x00);
// Задание базовой несущей частоты
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_FREQ2, 0x21);
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_FREQ1, 0x62);
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_FREQ0, 0x76);
// Настройка модема
// ФНЧ демодулятора - 203 кГц
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_MDMCFG4, 0x2С);
// Скорость передачи 115 кбит/с
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_MDMCFG3, 0x22);
// Длина слова синхронизации - 32 бита, MSK модуляция
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_MDMCFG2, 0x73);
// Длина преамбулы 4 байта, FEC отключен
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_MDMCFG1, 0x22);
// Полоса канала - 199.95 кГц
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_MDMCFG0, 0xF8);
// Установка мощности передатчика - для paTable[ ]={0xC3} составляет 10 мВт (см. Data Sheet на микросхему СС1100)
TI_CC_SPIWriteBurstReg(TI_CCxxx0_PATABLE,paTable, 1);
// Завершение конфигурации RX
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_FREND1, 0xB6);
// Завершение конфигурации TX
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_FREND0, 0x10);
//Функции конфигурации автомата контроля радио (по умолчанию)
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_MCSM2, 0x07);
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_MCSM1, 0x3F);
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_MCSM0, 0x18);
// Компенсация сдвига частоты
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_FOCCFG, 0x1D);
// Конфигурация битовой синхронизации
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_BSCFG, 0x1C);
// Параметры малошумящих усилителей и порог компаратора
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_AGCCTRL2, 0xC7);
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_AGCCTRL1, 0x00);
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_AGCCTRL0, 0xB2);
// Параметры калибровки синтезатора
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_FSCAL3, 0xEA);
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_FSCAL2, 0x0A);
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_FSCAL1, 0x00);
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_FSCAL0, 0x11);
// Приведенные ниже настройки изменять не рекомендуется
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_FSTEST, 0x59);
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_TEST2, 0x88);
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_TEST1, 0x31);
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_TEST0, 0x0B);
// Остальные настройки по умолчанию
}
Функция записи строба void TI_CC_SPIStrobe(char strobe)
{
TI_CC_CSn_PxOUT &= ~TI_CC_CSn_PIN; // CSn = 0
while (TI_CC_SPI_USART0_PxIN&TI_CC_SPI_USART0_SOMI);
U0TXBUF = strobe;
IFG2 &= ~URXIFG0; // Сброс флага
while (!(IFG2&URXIFG0));
TI_CC_CSn_PxOUT |= TI_CC_CSn_PIN; // CSn = 1
}
Функция передачи байта
Данные передаются по адресу TI_CCxxx0_TXFIFO(0x3F). После записи стробов целесообразно вводить небольшие временные задержки примерно 35 мкс.
void RFTransmitter(char txBuffer)
{
// Сброс TX_FIFO
TI_CC_SPIStrobe(TI_CCxxx0_SFTX);
Delay1(1); // задержка после записи строба
TI_CC_SPIWriteReg(TI_CCxxx0_TXFIFO,txBuffer);
Delay1(1);
// Строб включения режима TX
TI_CC_SPIStrobe(TI_CCxxx0_STX);
Delay1(1);
// Ожидание окончания передачи байта
while(TI_CC_GD02_PxIN&TI_CC_GD02_PIN);
// Сброс TX_FIFO - обязательно.
TI_CC_SPIStrobe(TI_CCxxx0_SFTX);
Delay1(1);
// Выход из режима TX_FIFO
TI_CC_SPIStrobe( TI_CCxxx0_SIDLE);
}
Функция записи пакета данных
Все пересылки между контроллером и модулем PAN 2355 начинаются с адресного байта, содержащего 6-битный адрес требуемого регистра, бит burst - доступа и бит чтения/записи. Байты данных следуют после адресного байта. Если burst-бит установлен, то байтов данных может быть несколько. Передача ведется старшим битом вперед.
Addr - адрес регистра, *buffer - указатель массива байтов, count - размер массива
void TI_CC_SPIWriteBurstReg(char addr, char *buffer, char count)
{
char i;
TI_CC_CSn_PxOUT &= ~TI_CC_CSn_PIN; // CSn = 0
while (TI_CC_SPI_USART0_PxIN&TI_CC_SPI_USART0_SOMI);
// Выставляем адрес нужного регистра
U0TXBUF = addr | TI_CCxxx0_WRITE_BURST;
while (!(IFG2&UTXIFG0));
for (i = 0; i < count; i++)
{
U0TXBUF = buffer[ i ]; //Пересылка данных
while (!(IFG2&UTXIFG0));
}
IFG2 &= ~URXIFG0; // Сброс флага
while(!(IFG2&URXIFG0));
TI_CC_CSn_PxOUT |= TI_CC_CSn_PIN; // CSn = 1
}
Функция записи байта по адресу addr void TI_CC_SPIWriteReg(char addr, char value)
{
TI_CC_CSn_PxOUT &= ~TI_CC_CSn_PIN; // CSn = 0
while (TI_CC_SPI_USART0_PxIN&TI_CC_SPI_USART0_SOMI);
IFG2 &= ~URXIFG0;
// Выставляем адрес нужного регистра
U0TXBUF = addr;
while (!(IFG2&URXIFG0));
IFG2 &= ~URXIFG0; // Сброс флага
U0TXBUF = value;
while (!(IFG2&URXIFG0));
TI_CC_CSn_PxOUT |= TI_CC_CSn_PIN; // CSn = 1
}
Функция приема байта
Байт данных считывается из RX_FIFO по адресу addr = TI_CCxxx0_RXFIFO (0xBF).
char RFResiver(char addr)
{
char z;
// Сброс RX_FIFO
TI_CC_SPIStrobe(TI_CCxxx0_SFRX);
Delay1(1); // задержка после записи строба
// Строб включения режима RX
TI_CC_SPIStrobe(TI_CCxxx0_SRX);
Delay1(1);
// Ожидание приема байта(GD02 -> 1)
while(!(TI_CC_GD02_PxIN&TI_CC_GD02_PIN));
// Считывание байта данных
z =TI_CC_SPIReadReg(addr);
// Сброс RX_FIFO - обязательно.
TI_CC_SPIStrobe(TI_CCxxx0_SFRX);
Delay1(1);
// Выход из режима RX_FIFO
TI_CC_SPIStrobe( TI_CCxxx0_SIDLE);
return z;
}
Функция считывания байта
Сначала передается адрес регистра, из которого нужно прочитать данные, затем посылается нулевой байт, чтобы считать данные.
char TI_CC_SPIReadReg(char addr1)
{
char x;
TI_CC_CSn_PxOUT &= ~TI_CC_CSn_PIN; // CSn = 0
while (TI_CC_SPI_USART0_PxIN&TI_CC_SPI_USART0_SOMI);
// Установка адреса
U0TXBUF = (addr1 | TI_CCxxx0_READ_SINGLE);
while (!(IFG2&URXIFG0));
IFG2 &= ~URXIFG0; // Сброс флага
// Передача нулевого байта
U0TXBUF = 0;
while (!(IFG2&URXIFG0));
// Считывание байта из буфера
x = U0RXBUF;
TI_CC_CSn_PxOUT |= TI_CC_CSn_PIN; // CSn = 1
return x;
}
Определение переменных, используемых в приведенных функциях (применительно к микроконтроллеру MSP430F1232A):
#define TI_CC_CSn_PxOUT P3OUT
#define TI_CC_CSn_PxDIR P3DIR
#define TI_CC_CSn_PIN 0x01 //P3.0
#define TI_CC_SPI_USART0_PxIN P3IN
#define TI_CC_SPI_USART0_SIMO 0x02 //P3.1
#define TI_CC_SPI_USART0_SOMI 0x04 //P3.2
#define TI_CC_SPI_USART0_UCLK 0x08 //P3.3
#define TI_CCxxx0_PATABLE 0x3E
#define TI_CC_GD02_PIN 0x01 //P2.0
#define TI_CC_GD02_PxIN P2IN
#define TI_CCxxx0_PATABLE 0x3E
Программа для дистанционной системы сбора данных, созданная с использованием приведенных выше функций, показала устойчивую работу в реальных устройствах и может быть использована для работы с трансиверами СС11хх - СС2500. При разработке программы были также использованы материалы[2].
Литература
1. Приемопередатчики PAN 2355./ Беспроводные технологии N4, 2007 г.
2. Семейство микроконтроллеров MSP430x1xx. Руководство пользователя./ «Библиотека Компэла».
| Ваш комментарий к статье | ||||
