Hiện nay, xử lí và truyền dữ liệu được ứng dụng rất rộng rãi, nhất là trong lĩnh vực điều khiển, thông tin số.. Cùng với đó nhiều thiết bị truyền tín hiệu đa kênh cũng được ứng dụng rong
Trang 1
DAI HOC QUOC GIA HA NOI
TRUONG DAI HOC KHOA HOC TU NHIEN
KHOA VAT Li
TRUYEN DU LIEU QUA THIET BI CYWM6935
KHOA LUAN TOT NGHIEP HE DAI HOC CHINH QUY
CHUYEN NGANH: VAT LY VO TUYEN
Hà Nội - 2011
Trang 2
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TƯ NHIÊN
KHOA VẬT LÍ
NGUYEN THANH TIEN
TRUYEN DU LIEU QUA THIET BI CYWM6935
KHOA LUAN TOT NGHIEP HE DAI HOC CHINH QUY
CHUYEN NGANH: VAT LY VO TUYEN
Cán bộ hướng dẫn: Thầy Võ Lý Thanh Hà
Hà Nội - 2011
Trang 3
LOI CAM ON
Lời đầu tiên em xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn và kính trọng sâu sắc đối với Thầy Võ Lý Thanh Hà Thây đã hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, động viên và
tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong SUỐt quá trình học tập và hoàn thành
luận văn tốt nghiệp.Thầy đã mở ra cho em những vấn đề khoa học rất lý thú, hướng em vào nghiên cứu các lĩnh vực hết sức thiết thực và vô cùng bô ích Em
đã học hỏi được rất nhiều ở Thay phong cách làm việc, cũng như phương pháp
nghiên cứu khoa học Em luôn được Thây cung cấp các tài liệu, dụng cụ, các
chỉ dẫn hết sức quý báu khi cần thiết trong suốt thời gian thực hiện luận văn Có những lúc cần thiết bị để thực hành thầy luôn sẵn sàng giúp đỡ
Em cũng xin thể hiện sự kính trọng và lòng biết ơn đến các Thây Cô trong
bộ môn Vật Lý Vô Tuyến, những người đã trang bị cho em rất nhiều kiến thức chuyên ngành, cũng như sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình của các Thây Cô đối với em
trong suốt quá trình học tập Tất cả các kiến thức mà em lĩnh hội được từ bài
giảng của các Thầy Cô là vô cùng quý giá
Xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong hội đồng chấm luận văn đã cho em những đóng góp quý giá để em có thể hoàn chỉnh được luận văn này
Xin chân thành cảm ơn bô mẹ, anh chị em và các bạn đã luôn ở bên cạnh động viên và g1úp đỡ em học tập và hoàn thành luận văn
Trang 4MỤC LỤC
MO DAU
Truyền đữ liệu không dây là một mảng lớn trong điện tử thông tin, đữ liệu được truyễn đi có thể là tương tự cũng có thể là số Trong truyền đữ liệu không dây, hiệu quả nhất vẫn là truyền bằng sóng điện từ hay sóng Radio, bởi những ưu
điểm là truyền ở khoảng cách xa, đa hướng, tần số hoạt động cao
Hiện nay, xử lí và truyền dữ liệu được ứng dụng rất rộng rãi, nhất là trong
lĩnh vực điều khiển, thông tin số Nhiều thiết bị xử lí và truyền tín hiệu đã ra đời nhưng mỗi thiết bị chỉ có những chức năng hoặc nhiệm vụ phục vụ cho
yêu cầu riêng của công việc Để giải quyết vấn dé cho công việc đa nhiệm
nhiều thiết bị đã được ra đời như vi điều khiến, vi xử lí Cùng với đó
nhiều thiết bị truyền tín hiệu đa kênh cũng được ứng dụng rong rai
Sử dụng khả năng của vi điều khiển ATmega8 về xử lí truyền nhận dữ liệu
tốc độ cao và khả năng truyền đa kênh của thiết bị CYWM6935 em xây dựng một
hệ thống đơn giản gồm board phát đữ liệu và board thu dữ liệu Dữ liệu bên phát được mã hoá bằng vi điều khiển Một module phát sẽ được nỗi vào vi điều khiển
thực hiện việc phát dữ liệu tới bên thu Bên thu thu nhận tín hiệu RF bằng một mạch thu, dữ liệu thu được sẽ được vi điều khiên hiển thị qua LCD
Trang 5CHUGNG I: LY THUYET CHUNG VE THIET BI CYWM6935 VA VI
DIEU KHIEN AVR ATMEGAS
L Giới thiệu về Module WirelessUSB CYWM6935
Hién nay cac thiét bi truyén số liệu không dây đã được ứng dụng rat rộng rãi
và vô cùng thân thiện với cuộc sông hàng ngày Nhưng những thiết bị ấ ay chi co
thé làm 1 nhiệm vụ là truyền hoặc nhận dữ liệu và cũng chỉ có thể truyền đơn
kênh như thế sẽ tốn kém rất nhiều thiết bị nếu cân truyền và xử lí nhiều số liệu trong 1 công việc Thiết bị CYWM6935 với đặc điểm có thê truyền đa kênh nên với 1 thiết bị xử lí có thể xử lí nhiều số liệu của các thiết bị khác truyền về Sau đây là các đặc điểm chung và tính năng nỗi bật của CYWM6935
1.1 Các đặc điểm chung của thiết bị CYWM6935:
Thiết bị CYWM6935 được dùng trong lĩnh vực công nghiệp, y khoa, khoa
học với băng tân từ 2.4GHz-2.483GHz và độ nhạy la -95dBm Hoat động với
công suât ra tôi đa là 0dBm Khoảng cách truyên và nhận dữ liệu tôi đa là 50m
Với, tôc độ truyên dữ liệu đạt đền 62.5kbps
_ Độ tích hợp cao với giá thành thấp, yêu cầu số thành phân bên ngoài là nhỏ nhât
Sử dụng giao thức truyền SPI
Tân số hoạt động xung clock đầu vào là 13MHz
Dòng dự phòng dưới 1A
Nhiệt độ hoạt động từ -400C đến 850C
1.2 Các ứng dụng:
+Trong lĩnh vực tự động:
- Điều khiến khí hậu và ánh sáng
- Các thiết bị thông minh
- Hệ thông cảnh báo và bảo vệ
+Điều khiến trong công nghiệp:
- Quản lý trong kiểm kê
- Nhà máy tự động
- Tiếp nhận đữ liệu
+Trong đo lường tự động
+Máy tính:
Trang 6- Điều khiển từ xa
Trang 7— WirelessUSB LR MCU+door senser
CYWUSB6935 được thiết kế thành thiết bị wireless hoạt động trong công
nghiệp, khoa học, y khoa với băng tần 2.4GHz-2.4835GHz CYWUSB6935 bao
gôm 1 bd thu phát sóng vô tuyến tần số 2.4GHz, 1 modem GFSK
CYWUSB6935 hỗ trợ khoảng cách truyền tối đa là 50m
Trang 8Máy thu phát 2.4GHz: Bộ truyền và nhận là bộ chuyển đôi đơn, kiến trúc tân số trung tân thấp kết hợp với bộ lọc nhiễu Tích hợp bộ khuyếch đại công suất
để điều khiển công suất ra trong phạm vi 30dB Cả bộ truyền và nhận đều tích hợp bộ VCO (dao động điều khiến bởi điện áp) và bộ tổng hợp Bộ tổng hợp tần
số cung cấpbộ đao động nhảy tần nội tại cho bộ phát và bộ nhận
Modem GFSK: Máy phát sử dụng bộ điều chế DSP co so để chuyến đổi tần số IMHz chip thành sóng mang GFSK Máy thu sử dụng bộ tách sóng EM với bộ tự động chia dữ liệu đề giải điều chế tín hiệu GSFK
Bộ chuyển đổi nối tiếp Serializer và bộ chuyển đổi ngợc nối tiếp
Deserialzer: CYWUSBó935 cung cấp dữ liệu cho bộ Serlalzer/Deserlalzer
(SERDES), nó cung cấp khung byte của dữ liệu truyền và nhận Các byte truyền
được đưa vào SERDES và các byte nhận được đọc từ SERDES bên ngoài qua giao thức SPI SERDES cung cấp cặp dữ liệu đệm truyền và nhận Trong khi 1
byte được truyền bởi sóng vô tuyến thì byte tiếp theo có thể được viết đến thanh ghi SERDES để đảm bảo chắc chắn không đứt dữ liệu đã truyền Sau khi nhận 1 byte thì nó sẽ được đưa vào thanh ghi SERDES và có thể đọc bất kỳ lúc nào cho
đến khi byte tiếp theo được nhận, khi đó nội dung cũ của thanh ghi sẽ được viết
đè lên
Các giao thức ứng dụng: CYWUSB6935 có đây đủ các giao thức SPI thụ động đồng bộ cho các kết nối đến ứng dụng của MCU Cấu hình và dữ liệu byte truyền có thê được thực hiện thông qua giao thức này Kiểu SERDES (DIO) được cung cấp cho các ứng dụng yêu câu đồng bộ đường dữ liệu nối tiếp Giao thức này chỉ được dùng cho truyên bit dữ liệu
Bộ chỉ thị độ dài tín hiệu nhận RSSI (Receive signal strength indicator): Thanh ghi RSSI (Reg 0x22) trả lại độ dài của tín hiệu nhận kênh ON
và được dùng đề:
- Xác định chất lượng kết nối
- Xác định giá trị nhiễu
- Kiểm tra kênh trước khi truyền
Điện áp trong RSSI được lấy mẫu qua 5 bít của bộ chuyển đổi ADC Một
khi sự kết nối đã được thiết lập, thanh ghi RSSI có thể được đọc để xác định chất lượng kết nối của kênh Giá trị của thanh ghi dưới 10 cho biết chiều dai tín hiệu nhận là thấp, còn giá trị lón hơn 28 thì chiều dài tín hiệu là dài Để kiểm tra kênh truyền trước khi truyễn, trước hết thiết lập kiểu nhận cho đúng giá trị của thanh ghi RSSI (Reg 0x22) Nếu giá trị bit là 0, sau đó tác động thanh ghi Carrier Detect (Reg 0x2F, bit7=1) để khởi động bộ chuyển đổi ADC Sau đó, chờ hơn
50s và tiếp tục đọc giá trị RSST Tiếp theo xóa thanh ghi Carrler Detect và điều
chỉnh bộ nhận là OFF Do mức độ nhiễu của kênh tức là xử lý nhiễu, để có kết
Trang 9quả tốt nhất, thủ tục này nên lập lại nhiều lần (khoảng 20 lần) đề tính toán trung
bình mức độ nhiễu của kênh Giá trị của thanh ghi RSSI từ 0-10 tức là tín hiệu
trên kênh truyền yếu Còn giá trị lớn hơn 10 cho rằng kênh hầu như đang được sử
dụng
Giao thire SPI: CY WUSBO6935 có 4 day giao thirc SPI giao tiép giữa ứng dung MCU va I hoặc các thiết bị thứ cấp khác Giao thức SPI ho tro truyén byte đơn và nhiều byte nối tiếp Bốn dây giao thức SPI giao tiếp bao gồm Master Out- Slave In (MOSI), Master In-Slave Out (MISO), Serial Clock (SCK), va Slave
Select SPI nhận xung SCK từ MCU trên chân SCK Dữ liệu từ MCU được dịch trên chân MOST Dữ liệu từ MCU đưa ra chân MISO Chân Slave Select ở mức
thấp cần được xác nhận để khởi động bộ truyền SPI MCU có thể khởi động bộ truyền dữ liệu SPI theo đường quản lý nhiều byte Byte dau tiên là byte Command/Address, và byte tiếp là các byte dữ liệu.Tín hiệu Slave Select không nên chọn giữa các byte Giao tiếp SPI như sau:
- Bit 7=0: SPI doc Bit 7=1:SPI ghi
- Bit 6=1: SPI tu dong tang dia chi Khi thiét lập, địa chỉ tự động tăng tại
mỗi byte cuối trong truy cập nhóm bít truyền, nếu không thì các địa chỉ tương tự
được truy cập
- 6 bit 1a dia chi
- 8 bit của dữ liệu
MOS] có a 1 At as ay) we AT) AD ề
data to mcu , data to mcu ,,,
Figure 5-3 SPI Burst Read Sequence
Trang 101.3.3 Các ngắt:
CYWUSB6935 có ba kiểu ngắt: ngắt truyền, ngắt nhận và khởi động Tất cả
được chia sẽ bởi một chân IRQ, nhưng có thể độc lập enabled/disabled Trong kiều truyền, tất cả các ngắt nhận tự động disabled, và trong kiểu nhận tất cả các
ngắt truyền đều disabled Tuy nhiên nội dung thanh ghi được bảo tồn khi chuyển
đôi giữa kiểu truyền và kiểu nhận Các ngắt được enable và trạng thái đọc thông
qua 6 thanh ghi: Receive Interrup Enable (Reg 0x07), Receive Interrup Status (Reg 0x08), Transmit Interrup Enable (Reg 0x1C), Wake Status (Reg 0x1D) Nếu có hơn 1 ngất được enable tai bắt kỳ một thời điểm nào, nó cần thiết phải đọc trạng thái ưu tiên của thanh ghi ngắt để xác định việc nào đựoc IRQ xác nhận Còn khi nguôn ngắt là disabled, điêu kiện trạng thái sẽ gây ra một ngắt khác có thể đựoc xác định bởi đọc trạng thái của thanh ghi tương tự Vì vậy nó có thê sử dụng các thiết bị mà không cần sử dụng các chân ngắt Chương trình cơ sở
có thê thăm dò trạng thái của thanh ghi ngắt để chờ khi có việc hơn là sử dụng
chân IRQ
Ngắt khởi động Wake Interrup: Khi chân PD ở mức thấp, bộ dao động bị
dừng Sau khi chân PD không đựoc xác nhận, bộ dao động thiết lập thời gian để
bắt đầu, và cho đến khi nó làm tốt, nó không được chắc chắn để sủ dung giao
thức SPI Ngắt khởi động chỉ định bộ dao động đã đựoc bắt đầu và thiết bị đã sẵn sàng để nhận bộ truyền SPI Ngắt khởi động được enable bằng cách thiết lập bit 0 cua thanh ghi Wake Enable (Reg 0xIC), bit 0=1) Dù thanh ghi khởi động treo hay không thì nó được chỉ định bởi trạng thai bit 0 cua thanh ghi Wake Status (Reg 0xID), bịt 0)
Các ngắt truyền: Bốn ngắt được cung cấp đến cờ khi có sự truyền Các ngắt được enabled băng cách ghi đến thanh ghi Transmit Interrup Enable (Reg
0x0D), và những trạng thái đó có thể được xác định bằng cách đọc trạng thái
thanh ghi Transmit Interrup Status (Reg 0x0E) Nếu có hươn l ngắt được
enabled, thì rất cần thiết đọc trang thai thanh ghi Transmit Interrup Status để xác định việc nào được chân I[RQ xác nhận
Các ngắt nhận: Co 8 ngat duoc cung cấp đến cờ khi việc nhận tín hiệu xảy
ra, mỗi 4 ngắt là cho SERDES A và B Trong kiểu DDR 64 chips/bit và 32 chips/bit, chỉ có ngắt SERDES A là available, và ngắt SERDES B sẽ không bao giờ kích khởi dù là enabled Các ngắt được enabled bằng cách ghi đến thanh ghi Receive Interrup Enable (Reg 0x07), và các trạng thái đó có thể được xác định băng cắch đọc trạng thái của thanh ghi Receive Interrup Status (reg 0x08) Nếu
có hơn 1 ngắt được enabled, thì cần phải đọc trạng thái thanh ghi Receive Interrup Status để xác định việc nào được chân IRQ xác nhận
1.3.4 Cac thanh ghi cua CYWUSB6935:
Trang 11Thanh ghi điều khiến:
Thanh ghi REG CONFIG:
Addr: 0x05 REG CONFIG Default: 0x01
7 Ỉ 5 | 5 | 4 | 3 2 1 | ũ
Reserved IRG Pm Seleci
Thanh ghi REG SERDES CTL:
7 | B | 5 | 4 3 2 1 0
Reserved SERDES EOF Length
Enable
Addr: 0x07 REG RX_INT_EN Default: 0x00
ĩ B 5 4 3 2 1 0 Underflow B Overflow B EOF B Full B Underfiow A Overflow A EOF A Full A
Thanh ghi Reg RX_INT_ STAT:
Addr: 0x08 REG RX_INT_STAT Default: 0x00
ỉ 8 5 4 3 2 1 0 Valid B Flow eee EOFB Full B Valid A Flow a EOF A Full A
Thanh ghi REG RX DATA A:
Addr: 0x09 REG RX_DATA A Default: 0x00
7 | 6 | 5 4 3 2 1 0
Data
Thanh ghi REG RX VALID A:
Trang 12
Thanh ghi REG RX VALID B:
7 | 6 | 5 | 4 | 3 2 1 0
Valid
Thanh ghi REG_TX_INT_EN:
Reserved Underfiow Overflow Done Empty
Thanh ghi REG _ TX INT STAT:
Reserved Underfiow Overflow Done Empty
Thanh ghi REG TX DATA:
Data
Thanh ghi REG TX VALID:
Valid
Thanh ghi REG _RSSI:
Trang 13
Addr: 0x32 REG CLOCK MANUAL Default: 0x00
Manual Clock Overrides
Thanh ghi REG CLOCK ENABLE:
Addr: 0x33 REG CLOCK_ENABLE Default: 0x00
| B | 5 | 4 | 3 2 1 0
Manual Clock Enables
Thanh ghi REG PA:
Addr: 0x23 REG PA Default: 0x00
Trang 14VCC L GND O (XTAL1/TOSC1) PB6
(XTAL2/TOSC2) PB7 L
(T1) PD5 (AIN0) PD6 (AIN1) PD7 E
L]PC2 (ADG2) _] PC1 (ADC1) _]PC0 (ADCO0) _] GND
L]AREF L]AVCC _] PB5 (SCK) _] PB4 (MISO) _]PB3 (MOSI/OC2)
L]PB2 (SS/OC1B)
-] PB1 (OC1A)
Sơ đồ chân ATmega8
Một số thông số kĩ thuật đáng lưu ý:
ATMega8 là một con Vi Điều Khiển thuộc dòng Mega AVR của hãng
ATMEL Dòng Vi Điều Khiến này có tính năng nỗi trộ như:
° Rât tiệt kiệm năng lượng, hiệu suât cao
o CPU có kiến trúc RISC, có 130 lệnh, hầu hết chúng thực hiện chỉ trong một chu