短距离无线数据传输系统的设计

摘要

无线数据传输是在有线数据传输的基础上，通过射频技术实现无线数据传输，为数据传输的无线化，移动化，数字化提供了快捷方便的渠道，是数据传输的有效手段和应用广泛的技术。
　　现今，市面上无线数据传输的产品传输距离可以达到数十米到几百米，从产品的成本、性能、应用场合、功耗等方面来看具有很高的应用价值和广阔的前景，但现今市场上的无线数据传输产品普遍存在着成本高、传输距离短、性能不稳定和抗干扰能力不强等缺点，如何实现低成本、高性能和传输距离远的无线数据传输系统是一项具有挑战意义的工作。
　　论文拟解决现今数据传输产品的传输距离短、成本高、性能不稳定等问题，提出了一种基于μC/OS-Ⅲ操作系统，使用基于ARM Cortex-M3架构的处理器STM32，采用DPMR数字对讲机协议标准的通信协议，来实现短距离无线数据传输的方案设计。
　　论文首先讨论了无线数据传输的工作原理，设计出无线数据传输系统的总体架构框图，详细阐述了硬件各模块电路的设计，包括控制电路设计、射频收发电路设计、功率放大电路设计和射频收发切换电路设计等。
　　其次，对软件设计进行阐述，提出了软件设计的总体架构框图，对μC/OS-Ⅲ操作系统和DPMR协议进行了概述，并对系统软件进行分层设计，详细介绍了应用层AT指令的设计，中间层控制协议、串口收发处理和RF收发处理的实现，和底层射频收发器CC1125的驱动设计。
　　最后，把整个μC/OS-Ⅲ操作系统移植到自主设计的数传模块硬件平台上，并对系统进行综合测试，达到了预期系统性能设计指标，实现了最大发射功率达到1W、邻道抑制达到-60dBm、通信距离达到1km的性能良好的短距离无线数据传输系统。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 短距离无线数据传输

1．3 几种短距离无线数据传输通信技术

1．3．1 IrDA技术

1．3．2 IEEE802．11x技术

1．3．3 蓝牙(Bluetooth)技术

1．3．4 Zigbee技术

1．3．5 UWB技术

1．3．6 微功率短距离无线数据传输技术

1．4 论文的研究内容

1．5 本文的工作与结构

第二章 系统方案设计

2．1 无线数据传输理论简述

2．2 无线数据传输系统总体方案设计

2．3 无线数据传输系统技术指标

2．3．1 噪声系数

2．3．2 灵敏度

2．3．3 失真和线性度

2．3．4 邻信道功率比

2．4 无线数据传输系统通信距离估算

2．5 本章小结

第三章 系统硬件设计

3．1 微控制器电路设计

3．1．1 微控制器芯片选型

3．1．2 微控制器电路

3．2 系统供电电源的设计

3．2．1 数字电路电源和模拟电路电源

3．2．2 功率放大电路电源

3．3 射频收发电路设计

3．3．1 射频收发器芯片选型

3．3．2 差分射频信号的处理

3．3．3 射频收发电路

3．3．4 CC1125与STM32的硬件接口

3．4 射频功率放大(PA)电路设计

3．4．1 偏置电路设计

3．4．2 匹配电路设计

3．4．3 两级功放电路设计

3．5 低噪声放大(LNA)电路的设计

3．6 收发切换(Switch)电路的设计

3．7 本章小结

第四章 系统软件设计

4．1 嵌入式操作系统概述

4．1．1 μC／OS-Ⅲ操作系统

4．2 DPMR通信协议简述

4．2．1 DPMR协议分层架构

4．2．2 帧结构

4．2．3 FEC编解码过程

4．2．4 DPMR呼叫过程

4．3 系统软件总体框架

4．4 应用层的设计与实现

4．4．1 AT指令模块

4．4．2 缓冲区的实现

4．4．3 串口发送任务

4．4．4 串口接收任务

4．4．5 AT指令模块的实现

4．5 中间层的设计与实现

4．5．1 控制协议调度流程

4．5．2 定时器处理

4．5．3 中断处理

4．5．4 任务优先级

4．6 驱动层的设计与实现

4．6．1 RF处理

4．6．2 射频收发器CC1125的驱动设计

4．6．3 驱动层提供给应用层的函数接口

4．6．4 CC1125底层SPI操作子函数

4．7 本章小结

第五章 系统实现与测试

5．1 PCB设计与模块电路的测试

5．1．1 PCB设计

5．1．2 主控电路模块和射频收发电路的测试

5．1．3 射频功率放大器模块电路测试

5．2 系统测试

5．2．1 单向收发测试

5．2．2 AT指令测试

第六章 总结与展望

6．1 本论文工作总结与创新之处

6．1．1 工作总结

6．1．2 创新之处

6．2 工作展望

参考文献

致谢