USB与nRF2401无线通信系统设计谢平（青海师范大学计算机系,810008）摘要：本文以计算机USB通信接口为出发点，介绍了一种USB通信接口与nRF2401无线通信接口组合而成的新型无线通信系统，并在港口数据采集系统中得到了较好应用；这种组合方式可广泛的应用于工业监控、数据采集和远程实时控制系统。关键词：USB通信、nRF2401通信、单片机、数据采集中图分类号：TP274文献标识码:ADesignofUSBandnRF2401combowirelesscommunicationsystemXiePing(Dept.ofComputer,QingHainormaluniversity,810008)Abstract:ThethesisbeginonUSBcommunicationport,introduceanewwirelesscommunicationsystembasedonUSBcommunicationportandnRF2401communicationport,andwhichisverysuccessinthedatacommunicationofportdatacollectingsystem;themethodmaywidelyusedinindustrialinspect,datacollectionandrealtimecontrolsystem.Keywords:USBcommunication;nRF2401communication;MCU;datacollecting1引言PC机与单片机相结合在工业监控、数据采集和实时控制系统中应用广泛，其中单片机作为从机进行数据采集和执行控制，而PC机作为主机进行发送命令、实时检测、数据存储、动态显示等工作，因此主从机之间的通信至关重要。USB接口由于支持即插即用、热插拔、传输速率快和接口统一等优点，对于短距离的通信可采用USB接口；而对于远距离数据传送和控制，可采用在USB接口的平台上增加nRF2401无线通信接口进行远距离通信。本文结合港口数据采集系统介绍PC机通过USB与nRF2401组合而成的无线通信接口实现与AT89C51单片机之间的通信。2USB通信与nRF2401通信简介USB[1]是英文UniversalSerialBus的缩写，中文含义是“通用串行总线”；USB是通过PCI总线和PC的内部系统数据线连接，实现数据的传送；这种串行总线系统带有5V电压，支持即插即用功能，支持热拔插功能，最多能同时连入127个USB设备，而每个设备间距离（线缆长度）可达5米。USB接口[2]信号线有四条线，两条是电源线与地线（Vbus与GND），两条是以差分方式工作的信号线（D+与D-）。nRF2401是挪威Nordic公司推出的无线收发一体芯片，工作在全球开放的2.4～2.5GHzISM免申请频段共125个频点，可满足多频点和跳频的需要，低功耗；发射功率和频道参数可通过软件设置完成。nRF2401无线收发一体芯片和蓝牙一样，都工作在2.4GHz自由频段，能够在全球无线市场畅通无阻。nRF2401支持多点间通信，最高传输速率超过1Mbit/S，而且比蓝牙具有更高的传输速度。NRF2401内置地址解码器、FIFO(先入先出栈区)、解调处理器、GFSK滤波器、低噪声放大器、频率合成器，功率放大器，晶体振荡器等部分构成。NRF2401有两种模式：DirectMode(直接模式)和ShockBurst模式。ShockBurst技术采用芯片内部FIFO，数据以较低的速率存在FIFO中，再以很高的速率(1Mbps)将数据发射出去，因此它的功耗和成本都很低。它采用SoC方法设计，只需少量外围元件便可组成射频收发电路。与蓝牙不同的是，nRF2401没有复杂的通信协议，它完全对用户透明，同种产品之间可以自由通信；更重要的是，nRF2401比蓝牙产品更便宜；所以nRF2401是业界体积最小、功耗最少、外围元件最少的低成本射频系统级芯片。13USB与nRF2401通信方案在港口的装卸生产过程中,由于灰尘大而工作环境差，皮带秤的表面沾满灰尘,从而导致数据读取时困难；管理人员必须去现场手工记录数据,自动化程度低,工作强度大,数据记录存在人为误差。为此，开发港口数据采集系统就尤为重要，如果采用传统的RS232串口进行通信，不仅存在数据传输率低（最高115.2Kbps），工作不稳定，受到最大通信距离15米的限制；因此，作者萌发了设计无线通信系统的设想，由于nRF2401无线收发芯片数据传输率高，工作稳定，传输不受方向性和障碍物影响，因此首先将它与USB通信接口进行组合通信实验，并取得