2020年02月27日 | 基于pic单片机的评估板设计方案

pic单片机是单片机系列中的佼佼者，对于pic单片机，想必大家均有一定了解。在现实中，pic单片机的应用更是随处可见。

近年来，由于数据通信需求的推动，加上半导体、计算机等相关电子技术领域的快速发展，短距离无线与移动通信技术也经历了一个快速发展的阶段。短距离无线通信通常指的是 l00m 到 200m 以内的通信。

它被广泛应用于无线数据采集、无线水表、煤气表、电力表抄表、工业遥控、遥测、工业数据采集、楼宇自动化、安防、机房设备无线监控、家庭自动化数据网络组网等领域。

IAI 系列无线芯片具有集成度高，外围元件少，功耗低，性能稳定可靠，芯片内部集成了 FSK 无线收发必需的全部功能模块，包括多边带 PLL 合成器、PA、LNA、混频器、基带滤波器、中频放大器、信号强度指示 RSSI、数据质量侦测 DQD、电池电压侦测、AFC 和微控制器等，非常适合用于短距离无线通讯产品。本文介绍了采用 IA4421 芯片开发的两种无线通讯模块 PHY 和 EV-IA4421-433M-3(如图 1，图 2)。PHY 模块是不带 MCU 而向外提供一个 SPI 接口;EV-IA4421 模块是带 MCU 并向外提供一个串口。这样可以方便用户使用和开发。

图 1 PHY

图 2 EV-IA4421

针对这两种模块，我们设计了一个适用这两种模块的测试评估板。该 测试板 可以对这两个模块进行设置(主要对 IAI4421 寄存器设置)，这样方便客户评估，测试 IA 系列产品的的性能。

基本概述：

该测试板的组成采用 PIC 单片机 PIC16F777 作为主控芯片;一个 LCD1602 作为显示器件;4 个轻触按键作为作为用户输入;一个可以连接电脑的串口;还有连接两通讯模块的接口。用户可以通过按键和 LCD 可以很直观地对 IAI4421 芯片寄存器、通讯速率等进行设置，还可以通过 LCD 监控数据传输过程的正确性和完整性。

本文主要介绍该测试板的一些主要功能和原理以及其使用的方法，以便大家对其有一个初步的了解。

主要功能：

可设置 4 位的发射地址码：用户可以通过菜单设置 4 位的地址即 0~F，并与从机地址设置对应，这样就可以不受其他模块的干扰，可以多个模块同时工作。

可设置模块的工作频段：由于 IAI 系列芯片支持 3 频段分别为 433MHz、868MHZ、915MHZ，通过设置不同的频段可以适应使用不同频段的硬件。

可设置模块的发送速率：芯片支持不同的发射速率，用户可以根据需要进行调整;

可设置发送数据的时间间隔和发送的次数;

可以设置串口波特率(与硬件连接相对应);

可显示接收数据的内容和接收数据的次数，当前通讯速率等信息;

硬件组成框架：

各部分硬件接口：

LCD1602 接口(图 3)

LCD1602 采用 8 数据线接口(data0-data7)，有利于快速刷新需要显示的数据，RS、RW、E 三线控制。

图 3 LCD 电路接口

串口电路(图 4)

串口电路采用 MAX232 作为电平转换芯片，与电脑连接，接收电脑 的输入命令。TX 串行数据输出(无线接收到的 数据)，CRX 串行数据输入(要发送的数据)。

图 4 串口电路接口

EV-IA4421-433M-3 模块接口电路(图 5)

EV-IA4421-433M-3 是已经带有一个 PIC16F690 的模块。VCC 使用 5V 电源供电;TX、RS 作为一个标准的波特率可选的串口作为与测试板之间的通讯，所有对模块的操作都使用这个串口完成;/PD 待机控制，/PD=0 时，模块进入待机状态，/PD=1，模块正常工作;RSSI 无线信号强度输出，输出电压和信号强度成正比，是一个模拟信号，测试板通过 AD 转换对其捕捉。

图 5 EV-IA4421 接口电路

PHY 模块接口电路(图 6)

PHY 只需使用 5 个 I/O 口即可工作，它采用 SPI 兼容的控制接口作为数据通讯接口。我们测试板也正是使用这种方式与 PHY 模块进行谅解的。各个接口功能如下：SCK：SPI 串口时钟输入;SDI：SPI 串口数据输入;NSEL：SPI 片选输入(低电平有效);SDO：SPI 串口数据输出;NIRQ：中断请求输出(低电平有效)。

图 6 PHY 模块接口电路

按键电路(图 7)

四个轻触按键作为用户的输入，用户按键的输入判断是采用普通的 I/O 方式。具体每个按键定义为：UP 键用于上移菜单;DOWN 键用于下移菜 单;ENTER 键用于确认选择;SEND 用于启动发送数据。

图 7 按键电路

电源部分：

考虑到使用的方便性，再电源供电上采用了两种供电方式：一种直流 9V～12V 电源适配器的输入;另一种是用 9V 的纽扣电池供电。用户可采用其中的一种。

以上是该 测试板 的硬件的主要组成部分，每个部分都只是作了比较简单的介绍。

软件组成框架：

软件流程如图 8 所示，软件系统在 MCU 中执行，分为系统初始化、主循环流程与中断服务程序。下面对其作一个简单的介绍：

MCU 初始化函数，主要是对 MCU 定时器设置、串口、中断设置和各个端口的输入输出设置等等;

按键事件管理函数，它定时检测按键板上的按键输入，设置和保存相应的标志位，并把按键对应信息映射成相应的驱动事件;

主循环函数是整个软件系统的一个核心部分，各种事件的触发和各个用户接口管理都由这个函数完成，每个子程序管理着不同功能。

图 8 软件流程

主循环是软件的基本控制部分，它是一个无限时间的循环，当中包含了许多子程序，诸 如：Check if it’s time to execute events(定时器时间事件处理)、Mode Handler(模式识别处理)、Key SCANHandler(电源管理)、OSD Event Handler(菜单事件处理——当中也包含了按键处理)、Debug Handler(调试处理)。通过这一系列的管理函数，不断的检测事件的发生并执行相应的功能操作。