圖一系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖
設(shè)計中采用的處理器為MSP430F133，它是一種超低功耗的混合信號控制器，具有16
位RISC 結(jié)構(gòu)，CPU 中的16 個寄存器和常數(shù)產(chǎn)生器使MSP430 能達(dá)到最高的代碼效率。單
片機(jī)通過采用不同的時鐘源工作可以使器件滿足不同功耗要求，適當(dāng)選擇時鐘源，可以讓器
件的功耗達(dá)到最小。外設(shè)資源豐富。支持匯編和C 語言。此次開發(fā)利用的是IAR 公司提供
的Embedded Workbench 集成開發(fā)環(huán)境。
下面介紹一下RFW 模塊。RFW 模塊是由RFWaves 公司開發(fā)的，RFWaves 是一家以色
列公司，主要是提供短距離RF 應(yīng)用的解決方案。首先介紹一下RFW102，它是一個可靠而
耐用的短距離RF 收發(fā)器芯片組。它是一個物理層RF 收發(fā)器，工作在2.4GHz，包含一個印
在印制板上的天線，無需外部天線。工作電壓很寬：2.7～3.6V，適合不同的電池供電；功
耗低：待機(jī)電流僅1µA，喚醒時間20µs。模塊提供一個擴(kuò)頻脈沖管作通信用，速率達(dá)到1Mbps。
有效室內(nèi)距離可達(dá)25 米，在RF 前端增加一個功率放大器可將有效范圍擴(kuò)展到100 米。
RFW102 芯片組包括RFW24，RFW488C 和RFW488R 三個芯片。RFW24 完成所有時序、
放大、切換、發(fā)送和接收功能；RFW488C 是一個完全非差分無源器件，是DSSS（直接序列擴(kuò)
頻技術(shù)）擴(kuò)頻和去擴(kuò)頻的基本單元，實(shí)現(xiàn)4 引腳SAW 相關(guān)器；RFW488R 是單端口SAW 諧振器，
諧振頻率為488MHZ，可作為系統(tǒng)的CW 諧振源。RFW-D100 是對RFW-102 的補(bǔ)充，使得能
夠在MCU 上實(shí)現(xiàn)無線通信協(xié)議。RFW-D100 主要特點(diǎn)是提供輸入輸出緩存，對數(shù)據(jù)包地址
進(jìn)行濾波，循環(huán)冗余碼校驗(yàn)，看門狗定時器，工作頻率為6-24M，低功耗模式：后臺處理和
電源關(guān)閉模式，提供網(wǎng)絡(luò)載波偵聽，對RFW-D100 的發(fā)送和接收的時鐘漂移進(jìn)行補(bǔ)償，提供中斷，用于載波偵聽機(jī)制的無線電信號增強(qiáng)指示器（RSSI）。在RFWaves 的應(yīng)用中，MCU
主要負(fù)責(zé)MAC 層協(xié)議。RFWD-100 可以緩解MCU 處理MAC 協(xié)議實(shí)時的要求。RFW-D100
在MCU 和RFW-102 提供了一個并行接口，它可以把快速連續(xù)輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為8-bit 字，這
樣就非常適合8-bit 的MCU 進(jìn)行處理，它采用16 個字節(jié)的FIFO 對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，
提高了MCU 使用RFWD-100 的效率。并不是一個中斷讀一個字節(jié)，每一個中斷MCU 可以
讀16 個字節(jié)，這就減少了MCU 處理數(shù)據(jù)的開銷。
無線數(shù)據(jù)通信的收發(fā)硬件設(shè)計是一樣的�；�于電路的復(fù)雜性，下面給出電路圖得主要連
線。如圖二所示

圖二系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)的主要連接圖
硬件設(shè)計中對MCU 提供雙晶振系統(tǒng)，低頻晶振32.768K 為RS232 接口提供頻率支持，
高頻晶振8M 為系統(tǒng)運(yùn)行的主時鐘，P1 口的8 位為RFW-D100 的8 根數(shù)據(jù)線，P4.0~P4.4 為
RFW-D100 5 根地址線，P2 口與P3 口部分管腳為RFW-D100 的控制腳。由于MSP430 系統(tǒng)
無對外開放總線，故MSP430 對RFW-D100 的讀寫是通過模擬實(shí)現(xiàn)的。RFW-D100 主要實(shí)
現(xiàn)對數(shù)據(jù)的輸入輸出緩沖，其內(nèi)部的寄存器標(biāo)志著發(fā)送和接收時各種事件的發(fā)生。RFW102
主要完成對數(shù)據(jù)的無線發(fā)送和接收。

3 軟件設(shè)計
3.1CSMA 協(xié)議
局域網(wǎng)一般采用共同的介質(zhì)的方法，為此當(dāng)多個站點(diǎn)同時要訪問介質(zhì)時，就要進(jìn)行控制。
CSMA（載波偵聽多路訪問）就是常用的一種方式。當(dāng)網(wǎng)中站臺要發(fā)送數(shù)據(jù)時，先檢測是否
有別的站臺占用了傳輸媒體？方法是先進(jìn)行載波偵聽，如果發(fā)現(xiàn)介質(zhì)（媒體）空間，就立刻
發(fā)送數(shù)據(jù)；否則就根據(jù)不同的策略退避重發(fā)。

3.2 數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)介紹
在介紹具體軟件設(shè)計之前學(xué)要了解一下基于CSMA 協(xié)議數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)。如表一所示：

   表一：數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)
1． Preamble：RFW-D100 發(fā)送PREAMBLE 的目的是為了使接收機(jī)和發(fā)送相同步。20 位長，高四位為1111，由RFW-D100 自動產(chǎn)生，對RFW102 的接收段進(jìn)行初始化。其它16 位由PRE—L 和PRE—H 決定。發(fā)送順序?yàn)閺母叩降汀?BR>
2． Network：4 個字節(jié)，指明數(shù)據(jù)包屬于哪一個網(wǎng)絡(luò)。

3． Dst/Src：1 個字節(jié)。由節(jié)點(diǎn)發(fā)送到主控制器，叫做源段；由主控制器向節(jié)點(diǎn)發(fā)送叫目的段。源段的值是指由節(jié)點(diǎn)向主控制器發(fā)送的ID 號；目的段值是指由主控制器向節(jié)點(diǎn)發(fā)
送的ID 號。

4． Sequence：1 個字節(jié)。這個段包括兩個值。高四位表示數(shù)據(jù)序號；低四位表示應(yīng)答包的
序號。包的類型由這個段值決定，低四位都為0 表示這是一個數(shù)據(jù)包，高四位都為0 表示這是一個應(yīng)答包。如果都不為0 則表示既是數(shù)據(jù)包又是應(yīng)答包。

5． Size：1 個字節(jié)。這個段說明包的大小。包的結(jié)構(gòu)有兩種類型由PPR[5]（Packet ParameterRegister）決定。

6． Payload：包含來自上層軟件層的數(shù)據(jù)

7． CRC：2 個字節(jié)。RFW-D100 在發(fā)送端給每個包增加CRC 信息，使得接收機(jī)對接收的數(shù)
據(jù)進(jìn)行檢測。接收端的CRC 計算的結(jié)果和接收到的包的CRC 段相比較，如果CRC 的比較結(jié)果相同，接收機(jī)認(rèn)為包接收正確；如果CRC 的比較結(jié)果不等，則接收機(jī)認(rèn)為接收到的包不正確。CRC 通過PPR[3：4]來配置。需要注意的是，RWF-D100 對每一個接收的包進(jìn)行CRC 計算，CRC 的值并不放在RX_FIFO 中，只把計算結(jié)果放在RX_FIFO中，作為包的最后一個字節(jié)。0X55 表示CRC 接收正確；0XAA 表示CRC 接收錯誤。可通過讀SSR[0]（System Status Register）來判斷。

3.3 固件編程
1． 對RFWD-100 和REW102 初始化，包括復(fù)位，啟動RFW102 等操作。主要是對RFD_RST、
IDLE_RST、WDT_RST、POWER_DOWN、IDLE_MODE、WDT 進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。

2． 主程序初始化，包括啟動晶振，看門狗以及串口初始化。主要是對BCSCTL2設(shè)定選定主
系統(tǒng)時鐘為XT2；對UCTL0設(shè)定串口數(shù)據(jù)位為8位，低頻晶體為串口提供工作頻率，設(shè)定波特率寄存器UBR和波特率調(diào)整寄存器UMCTL0，使得串口的數(shù)據(jù)傳輸率為4800bps，并設(shè)定模塊使能寄存器在發(fā)送端接收模塊使能在接收端發(fā)送模塊使能，通過功能選擇寄存器設(shè)定P3.4為發(fā)送，P3.5為接收。

3． 無線發(fā)送端：啟動RFW-D100設(shè)置為發(fā)送狀態(tài)，其中READ（）為讀RFW-D100數(shù)據(jù)，WRITE
（）為向RFW-D100寫數(shù)據(jù)。
 WRITE(SCR4,3);      //RF_active,開放所有中斷
 WRITE(SCR2,0x1c);   //D100處于接收狀態(tài)，RX_FIFO復(fù)位
 WRITE(BLR,18);      //位長為18+6=24
 WRITE(PPR,0x3A);   //發(fā)送包為固定大小，
 WRITE(PSR,12);    //PSR（Packet Size Register）設(shè)定包的大小為12個字節(jié)
 WRITE(PRE_H,0x55);
 WRITE(PRE_L,0xBB);//PREAMBLE=0X55BB
 WRITE(IER,0x10);//IER中斷使得寄存器設(shè)定TX_EMPTY=1
 WRITE(SCR3,128);//SCR3(系統(tǒng)控制寄存器)LOW_MODE=1
 WRITE(SCR4,0);
 READ(TFSR,REG1);//TFSR(Transmit FIFO Status Register)

4． 無線接收端：啟動RFW-D100為接收狀態(tài)
 WRITE(SCR2,0x0c);//初始化RFW-D100為接收模式，接受緩沖區(qū)復(fù)位
 WRITE(BLR,18);
 WRITE(PSR,12);
 WRITE(PPR,0x3A);
 WRITE(PRE_H,0xF5);
 WRITE(PRE_L,0xBB);
 WRITE(SCR4,0x03);//RF_ACTIVE=1，所有的中斷使能
 WRITE(IER,0x02);//LOCK_OUT中斷使能，表示如果包正常接收則則引發(fā)LOCK_OUT中斷
 WRITE(SCR2,0x62);//PREAMBLE尋找使能

5． CSMA協(xié)議要求一個節(jié)點(diǎn)在發(fā)送之前先偵聽通道，如果通道中有其它節(jié)點(diǎn)在使用通道，則
隨機(jī)等待一段時間再發(fā)送。載波偵聽協(xié)議使得通道帶寬利用率更加有效，每一個節(jié)點(diǎn)的
功耗更低。RFW-D100提供兩種技術(shù)進(jìn)行載波偵聽，一個是RSSI（Radio Signal Strength
Indicator），另一個是網(wǎng)絡(luò)載波偵聽算法。本設(shè)計中使用RSSI技術(shù)，使用內(nèi)部比較器
來檢測發(fā)射功率是否超過一個門限值，這個門限值由外部電阻來確定，當(dāng)檢測到強(qiáng)的發(fā)
送信號時則停止發(fā)送。通過設(shè)置SCR1[5]（COMP_EN）來使能或禁止RSSI比較器，比較輸
出的結(jié)果在SSR[7]（COMP_IN）中�？梢酝ㄟ^以下程序來實(shí)現(xiàn)。
WRITE(SCR1,0x20);
 do
 {
  READ(SSR,REG1);
 }

while(REG1&SSR_COMP_IN);
4 結(jié)論
先把設(shè)計的兩塊板通過串口與PC機(jī)相連，一塊作為發(fā)送端，另一塊作為接收端，這兩塊
板之間有一定的距離，沒有任何連線，通過串口給無線發(fā)送端送數(shù)據(jù)，與無線接收端相連的
PC機(jī)正確顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)，則實(shí)現(xiàn)了無線數(shù)據(jù)通信。這時再加入另一塊發(fā)送端，同樣彼此相
隔一定的距離，中間沒有任何連線，也在發(fā)送數(shù)據(jù)，這就存在著競爭信道，發(fā)生碰撞，導(dǎo)致
數(shù)據(jù)不能傳送的可能性，軟件設(shè)計中采用了CSMA協(xié)議，設(shè)定的數(shù)據(jù)包長度為12位，在接收端
輪流正確顯示兩塊發(fā)送端的12位數(shù)據(jù)。
在USB接口應(yīng)用比較廣泛的今天我們也可以使用USB接口來實(shí)現(xiàn)無線通信，同樣還可以實(shí)
現(xiàn)無線語音通信。
參考文獻(xiàn)：
1．泰龍編著，MSP430單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實(shí)例，中國電力出版社，2005
2．胡大可編著，MSP430系列單片機(jī)C語言程序設(shè)計與開發(fā)，北京航空航天大學(xué)出版社，2003
3.鄭少仁王海濤趙志峰米志超黎寧編著，Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人民郵電出版社，2005