CN0298 數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率可更改為任意值，比如每分鐘一次，而非每10秒一次。這對(duì)總功耗的影響很大。另一個(gè)可以改變的參數(shù)是傳輸數(shù)據(jù)的速率。一般采用300 kbps，但也可采用38.4 kbps和1 kbps。使用較低數(shù)據(jù)速率的優(yōu)勢(shì)，是在相同的輸出功率情況下可傳輸更遠(yuǎn)的距離。劣勢(shì)是，傳輸所需時(shí)間更長(zhǎng)，從而增加了總功耗。如需不同的頻率，可使用EV-ADuCRF101MK1Z板。該評(píng)估板可設(shè)置為在862 MHz和928 MHz頻段內(nèi)的任意頻率下工作。 本應(yīng)用中可以使用的其他替代器件是集成微控制器的ADF7023UHF收發(fā)器。這些器件配合使用可實(shí)現(xiàn)ADuCRF101的相同功能；然而，這樣做會(huì)增加復(fù)雜程度。 設(shè)備要求 需要以下設(shè)備: EV-ADuCRF101MK3Z評(píng)估板、433 MHz天線以及軟件。 各兩個(gè)：USB-SWD/UART-EMUZ轉(zhuǎn)換器板，帶J-Link Lite仿真器。 該板作為EV-ADuCRF101QS3Z快速入門套件的一部分提供。 無(wú)源風(fēng)速計(jì)(比如Davis Instruments產(chǎn)品)。 PC(Windows? 32位或64位) 設(shè)置 電路設(shè)置按照下列順序: 將風(fēng)速計(jì)與EV-ADuCRF101MK3Z評(píng)估板相連。如圖1所示進(jìn)行連接?？芍苯油ㄟ^(guò)電纜連接至評(píng)估板的邊沿過(guò)孔，或者通過(guò)安裝了評(píng)估板的母板連接。 EV-ADuCRF101MK3Z隨后收集并傳送風(fēng)速計(jì)數(shù)據(jù)(Tx板)。 然后，將USB-SWD/UART-EMUZ板連接至Tx板，以便讓代碼下載至器件中。代碼包含在評(píng)估板套件隨附的DVD內(nèi)。將anemometer_transmit.c代碼下載至器件中。通過(guò)J-Link Lite仿真器完成代碼下載。有關(guān)如何從DVD下載代碼至器件的詳細(xì)說(shuō)明，請(qǐng)參見(jiàn)評(píng)估板用戶指南。該代碼將P0.7設(shè)為中斷、設(shè)置ADC1通道，并如圖2所示執(zhí)行。 將USB-SWD/UART-EMUZ連接至第二EV-ADu-CRF101MK3Z，以便下載anemometer_receive.c代碼。該代碼將評(píng)估板EV-ADuCRF101MK3Z設(shè)為接收器模式(Rx評(píng)估板)，并在UART端收到數(shù)據(jù)后輸出風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)。 Rx板的圖形用戶界面(GUI)可安裝在PC上，以便查看風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)。執(zhí)行anemometer_Demo.exe文件以便安裝GUI，確認(rèn)出現(xiàn)的所有對(duì)話框直至完成安裝。 如圖2中的流程圖所示，Tx板每10秒鐘發(fā)送一次可用數(shù)據(jù)。如果P0.7上沒(méi)有中斷事件(即無(wú)風(fēng))，則不傳輸數(shù)據(jù)。Rx板即時(shí)接收數(shù)據(jù)，并通過(guò)UART-to-USB轉(zhuǎn)換器板將數(shù)據(jù)輸出至PC上運(yùn)行的GUI。 功能框圖 測(cè)試配置的功能框圖如圖4所示 。 測(cè)試 需要設(shè)置COM端口以及連接GUI與接收器板的波特率。波特率固定為19,200 kbps，COM端口號(hào)必須根據(jù)USB電纜使用的編號(hào)正確設(shè)置。隨著新數(shù)據(jù)到達(dá)，GUI連續(xù)更新；目前，它在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無(wú)數(shù)據(jù)到達(dá)的情況下不會(huì)自動(dòng)清零。注意，若要最大程度降低Tx板上的功耗，則應(yīng)移除LK1；這樣做可關(guān)斷紅色LED，從而降低功耗。? UG-480 用戶指南 用戶指南提供了有關(guān)如何使用、編程、調(diào)試和評(píng)估ADuCRF101評(píng)估板的詳細(xì)說(shuō)明。該用戶指南描述了評(píng)估板的一切特性，包括接口方式。它還包含完整的物料清單(BOM)以及評(píng)估板原理圖。 UG-231 用戶指南 是一份內(nèi)容詳實(shí)的參考文檔，提供有關(guān)ADuCRF101的功能與特性資料。該用戶指南詳細(xì)說(shuō)明了如何配置并使用器件的一切功能，包括本應(yīng)用涉及的功能(即定時(shí)器、休眠模式、ADC、中斷和收發(fā)器操作)。 ? 圖4. 評(píng)估和測(cè)試設(shè)置 ? 圖1中的電路包含EV-ADuCRF101MK3Z評(píng)估板，該評(píng)估板集成ADuCRF101，是全集成式無(wú)線數(shù)據(jù)采集解決方案。ADuCRF101可用來(lái)收集來(lái)自風(fēng)速計(jì)的風(fēng)速和風(fēng)向信息，并將這些信息無(wú)線傳輸?shù)搅硪粋€(gè)配置為接收模式的ADuCRF101。 EV-ADuCRF101MK3Z經(jīng)過(guò)優(yōu)化，用于431 MHz至464 MHzISM頻段。該評(píng)估板允許通過(guò)板卡邊沿上的通孔輕松訪問(wèn)ADuCRF101。有關(guān)EV-ADuCRF101MK3Z的更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)UG-231用戶指南。本應(yīng)用中，評(píng)估板與風(fēng)速計(jì)對(duì)接。風(fēng)速計(jì)可通過(guò)電纜或適配器板連接(圖1)。使用3 V CR2032鋰電池為評(píng)估板供電。 典型無(wú)源風(fēng)速計(jì)的風(fēng)速部分由舌簧開(kāi)關(guān)組成，此開(kāi)關(guān)可隨磁體在其上通過(guò)而進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作。磁體附著在風(fēng)速計(jì)風(fēng)扇軸承上；因此，隨著風(fēng)吹動(dòng)風(fēng)扇，磁體周期性地在開(kāi)關(guān)上移動(dòng)，每次路過(guò)開(kāi)關(guān)就對(duì)其進(jìn)行切換。開(kāi)關(guān)連接GND引腳和印刷電路板(PCB)的P0.7。風(fēng)扇每轉(zhuǎn)一次就完成一次開(kāi)關(guān)操作，在P0.7上產(chǎn)生一個(gè)脈沖，用作中斷信號(hào)。本例中，P0.7分配為IRQ3。兩次脈沖之間的時(shí)間用來(lái)計(jì)算風(fēng)速。使用了32位喚醒定時(shí)器。該定時(shí)器采用ADuCRF101的內(nèi)部32 kHzLFOSC時(shí)鐘以及數(shù)值為1的預(yù)分頻器。使用喚醒定時(shí)器的主要原因是它在休眠模式下處于活躍狀態(tài)，而通用定時(shí)器卻不會(huì)處于活躍狀態(tài)。因此，哪怕器件處于低功耗休眠模式，中斷時(shí)序也是連續(xù)的。 無(wú)源風(fēng)速計(jì)的風(fēng)向部分通常由電位計(jì)連接風(fēng)向標(biāo)組成。若風(fēng)向標(biāo)的方向發(fā)生改變，則電位計(jì)數(shù)值也會(huì)變化。電位計(jì)的游標(biāo)連接ADC1引腳，電位計(jì)的其余兩個(gè)接線分別接至低壓1.8 V LDO LVDD1引腳和P3.4引腳。連接P3.4引腳而非直接接地可讓P3.4選擇(通過(guò)內(nèi)部開(kāi)關(guān))接地或完全斷開(kāi)。ADC轉(zhuǎn)換之后，將P3.4與地?cái)嚅_(kāi)連接可降低功耗。由軟件驅(qū)動(dòng)決定P3.4接地還是斷開(kāi)接地連接。關(guān)于該配置的更多詳情，請(qǐng)參見(jiàn)UG-231用戶指南的“A D C電路”部分。 圖2顯示了軟件控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的流程圖。經(jīng)過(guò)中斷和定時(shí)器設(shè)置階段后，ADuCRF101切換至休眠模式。接收到兩次風(fēng)速中斷后，ADuCRF101進(jìn)入靈活模式，Cortex-M3變?yōu)橛行?。根?jù)喚醒定時(shí)器數(shù)值計(jì)算風(fēng)速。下一步，配置ADC并計(jì)算風(fēng)向。隨后，將ADuCRF101再次置于低功耗休眠模式。經(jīng)過(guò)10秒且發(fā)生兩次風(fēng)速中斷后，ADuCRF101在靈活模式下喚醒。收發(fā)器被喚醒，并傳送速度和方向數(shù)據(jù)。傳輸完成后，將其再次置于休眠模式。最后，ADuCRF101返回休眠模式。就本電路而言，發(fā)送器設(shè)置為以300 kbps的最大速度傳送，頻率偏差為75 kHz。為了節(jié)能，可使用最高的傳輸數(shù)據(jù)速率. 圖2. 無(wú)線數(shù)據(jù)采集軟件流程圖 ? 圖3顯示了功耗與單個(gè)數(shù)據(jù)傳輸序列時(shí)間的關(guān)系。本電路中，在最大功率(10 dBm)條件下使用差分功率放大器(PA)。工作頻率設(shè)為433 MHz。在10 dBm輸出功率下，PA功耗為21 mA左右 圖3. 無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一次傳輸序列的功耗 ? 收發(fā)器在最大功率條件下的傳送時(shí)間由于采用了ADuCRF101的300 kbps最大傳輸速率而得以最小化。通過(guò)降低PA輸出功率，可進(jìn)一步降低功耗。最優(yōu)PA輸出功率取決于應(yīng)用要求的傳輸距離。由圖3可知，10秒周期內(nèi)單次傳輸序列的平均功率為22 μA。這表示CR2032鋰電池使用時(shí)間約為1.2年?，F(xiàn)實(shí)中，電池的使用時(shí)間可能更長(zhǎng)，因?yàn)楸纠僭O(shè)每10秒傳輸一次，且未將無(wú)風(fēng)(從而無(wú)傳輸)的情況考慮在內(nèi)。 CN0298 電池供電型無(wú)線風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 圖1中的電路是一個(gè)電池供電型精密模擬微控制器電路，集成一個(gè)RF ISM頻段收發(fā)器，用來(lái)傳輸從無(wú)源風(fēng)速計(jì)測(cè)得的風(fēng)速和風(fēng)向。在該圖所示應(yīng)用中，片內(nèi)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和喚醒定時(shí)器分別用來(lái)獲取風(fēng)向和風(fēng)速。低功耗休眠模式可用來(lái)節(jié)省電能，這對(duì)于無(wú)線分布式檢測(cè)應(yīng)用而言很重要。在休眠模式下，ADuCRF101標(biāo)稱功耗為1.9 A，可實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的電池使用時(shí)間。在該模式下工作時(shí)，采用單個(gè)CR2032鋰離子電池可持續(xù)工作1至2年。 圖1. 無(wú)線風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能框圖(簡(jiǎn)化原理圖：未顯示所有連接和去耦) ? ADuCRF101為針對(duì)低功耗無(wú)線應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用提供全集成式解決方案。ADuCRF101集成一個(gè)12位ADC、一個(gè)低功耗Cortex?-M3內(nèi)核(ARM?產(chǎn)品)、一個(gè)431 MHz至464 MHz和862 MHz至928 MHz RF ISM頻段收發(fā)器，以及Flash/EE存儲(chǔ)器。該無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)專為要求低功耗工作的電池供電應(yīng)用而設(shè)計(jì)。該器件可以通過(guò)直接編程控制配置為正常工作模式或不同的低功耗模式。在靈活模式下，任何外設(shè)都可以工作并喚醒該器件；在休眠模式下，內(nèi)部喚醒定時(shí)器保持活動(dòng)狀態(tài)。在關(guān)斷模式下，只有外部中斷可以喚醒該器件。 在圖1所示應(yīng)用中，12位ADC和喚醒定時(shí)器分別用來(lái)獲取風(fēng)向和風(fēng)速?？墒褂玫凸男菝吣Ｊ絹?lái)節(jié)省電能。在休眠模式下ADuCRF101標(biāo)稱功耗為1.9 μA，可實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的電池使用時(shí)間。ADuCRF101的功能以及9 mm × 9 mm小尺寸封裝使其成為該應(yīng)用以及其他無(wú)線數(shù)據(jù)采集應(yīng)用中易于使用且性價(jià)比較高的解決方案。 CN0298 CN0298 | circuit note and reference circuit info A Battery Powered Wireless Wind Speed and Wind Direction Data Acquisition System | Analog Devices

• 完整的風(fēng)速計(jì)信號(hào)調(diào)理
• 無(wú)線ISM收發(fā)器
• 片上微控制器

(analog)