本文所介绍的无线收发器主要由无线MODEM、MCU控制单元和USB接口单元等部分组成，工作在433.92/434.33MHz频率，可方便地嵌入各测量和控制系统中进行无线数据传输，在车辆监控、无线抄表、无线USB数据通信、计算机遥控遥测等系统中应用。目前，基于USB接口的外设开发是一个热点。USB总线具有数据传输速度快、占用硬件资源少、即插即用的优点；但USB通信协议复杂，且PC机的驱动程序编写也很费力，使很多设计人员望而却步。FT245AM成功地实现了USB协议和并行I/O" title="I/O">I/O协议间的转换，避免了协议固化设计和驱动程序的编写。作者成功利用MCU控制，将FT245AM和nRF401相结合，开发出了基于USB接口的嵌入式无线MODEM。
1 系统组成和单元电路
　　系统组成如图1所示，由USB接口、MCU控制单元和无线MODEM三部分组成。USB接口由FT245AM实现，完成USB协议和并行I/O协议转换，使该无限数据传输单元以即插即用方式直接和PC机通信。无线MODEM单元由 nRF401实现。nRF401是NORDIC公司推出的433MHz ISM波段真正实现单片UHF无线收发的芯片，采用KSK调制解调技术，数据传输速率为20kbps，不需要对数据进行编码；发射功率可调(最大为10dBm)，采用差分天线，收发共用，也可使用PCB天线；具有待机模式" title="待机模式">待机模式。

　　MCU单元由AT89C51单片机实现，主要完成USB接口和无线MODEM间的管理和控制、测控信息的采集及对测量控制系统进行控制。
1.1 无线MODEM单元
　　考虑到高频干扰，射频部分单独做一块PCB板，其核心为收发一体化的nRF401芯片，包含FSK调制和解调、PLL合成、多频率切换等功能，具有功耗低、外围元件少等特点。如图2所示，压控振荡器VCO外接22μH高Q值电感，锁相环PLL外接单端二阶滤波器，振荡源外接4MHz晶振，采用环形差分天线，TXEN、CS、PWR-UP、Dout和Din分别接单片机的P2.3、P2.4、P2.5和RXD、TXD端，单片机通过TXEN、CS、PWR-UP端控制无线MODEM单元的工作模式，数据通过Dout和Din端接收和发射。

　　单片机控制收发单元nRF401的TXEN、CS和PWR-UP三个端口，可以使无线MODEM单元处于接收、发射和等待三状态中的任一状态，两个信道频率分别为33.92MHz和34.33MHz。单片机控制逻辑如表1所示。

1.2 USB接口
　　与PC机的接口采用USB总线结构，USB接口单元如图3所示。采用总线供电方式，USB电源端加磁珠和电容等去耦合抗干扰电路，FT245AM的D0~D7口接单片机的P0口，以P2输入和输出数据，WR、RD、TXF和RXF四个控制端接单片机的P2口，通过该控制端控制数据的传输。PWREN接单片机的INT0口，用以判断FT245AM是处于正常工作状态还是挂起状态。93C46为EEPROM，用以存放设备序列号和说明性文字等信息，用户只需运行FTDI公司提供的VB应用程序填写自己相应的序列号。

1.3 MCU控制器
　　MCU控制器采用AT89C51单片机，工作频率为12MHz，主要完成测控对象的数据采集" title="数据采集">数据采集、控制USB接口和无线MODEM、将采集的数据通过无线信道远端控制中心或通过USB总线传输给本地计算机。也可实现本地计算机和远端控制中心的无线数据通信。通过MCU实现本地计算机、测控对象和远端控制中心之间的数据通信。
2 软件编程
2.1 USB端软件编写
　　当FT245AM组成的USB接口和PC机连接时，需要在PC机上安装由FTDI公司免费提供的虚拟串行口VCP驱动程序，应用VB对虚拟串口进行编程，可直接应用MSComm控件，将MSComm3.commPort设置为3，MSComm3.Settings设置为9 600、n、8、1(实际上该值为默认)，通过MSComm3. PortOpen设置COM3的开关状态，通过MSComm3. Input和MSComm3. Output读入或输出数据。读数据时将MSComm3. Rthreshold的值设为1，只要数据传输到PC机端，即触发MSComm3. Commevent事件，就可自动读取COM3的数据，发送数据过程可自动或手动完成，用户自己设定，这样用户可轻松编写PC机端的应用程序。
　　在设备端，根据图4所示的时序图，首先采样到RXF变低电平，表明接收到自PC机传来的数据，允许单片机通过并行数据总线D0~D7读取数据。接着RD信号由高变低，锁存读入数据，延迟一段时间后进行下一数据的读取。
　　读数据流程如图5所示。同理可编写发送数据程序。

2.2 无线MODEM收发数据软件
　　在设计程序时应注意各状态之间转换的时间延迟，nRF401数字通信速率最高为20kbps。接收模式转换为发射模式的延迟时间至少为1ms，可以发送无限长的数据，发射模式转换为接收模式的延迟时间至少为3ms；待机模式时既不接收也不发射数据，待机模式转换为发射模式的延迟时间至少为4ms，待机模式转换为接收模式的延迟时间至少为5ms。收发数据的程序流程图如图6所示。编程以中断方式完成接收和发送数据，发送的数据须符合通信协议才能被接收和识别，通过USB总线来自PC机的数据或采集到的测控系统" title="测控系统">测控系统的要发送数据在MCU中完成成帧处理，以帧为单位，有协议头、发送长度和以及CRC校验码，成帧后的数据由MCU控制无线MODEM单元进行发射。接收的数据通过MCU识别纠错后通过USB接口送PC机。