基于nRF24L01的无线MP3

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实现无线数据传输最主要的方式是传统的蓝牙技术,但本文采用功耗更低成本更便宜的无线传输技术——基于nRF24L01的无线收发。同时本文对MP3的设计也作了较为详细的阐述,MP3是采用AT89C51SND1C作为主控芯片,利用其集成的解码器和多种接口实现U盘和MP3播放器工功能。

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一.引言
在短距离低功率无线领域,似乎蓝牙技术的地位已经不容置疑。但在功耗和成本成为主要约束的情况下,应用就受到了限制,较高的功耗使其应用不能使用功率极小的钮扣电池。此外,越来越多的产品要求装置和设备之间要能够实现无线协作,以现行的蓝牙技术,这只是一个梦想。基于Wibree技术的nRF24L01无线收发器,在功耗和成本方面已赶超了传统的蓝牙技术。以采用了ANT协议的2.4GHz低功耗收发器nRF24L01为例,其所需的协议栈空间不仅只有蓝牙的1%,功耗也不到蓝牙的1/10。数据传输过程中电子设备的峰值电流小到可以用纽扣电池来驱动。在本设计中,以用nRF24L01所搭建的无线收发平台,来传输MP3解码后的数据,最终实现了比传统蓝牙耳机功耗更低成本更便宜的无线MP3。
二.硬件实现
(一)电源模块
电源是为系统工作提供动力,在系统中所占比例虽小但作用突出。在设计时还需要考虑两方面因素,其一是MP3主要是使用电池,利用DC-DC转换器(MAX856)得到稳定的3.3V;其二在与PC相连时,由USB接口提供电源,采用了AS1117把5V降压到3.3V。在电源模块中,用开关来选择其中的一个电源为系统供电。
(二)MP3主控部份和存储
MP3播放器主要是把压缩的MP3格式数据从存储器中读出、解码、传输至D/A转换器,在本系统中采用了AT89C51SND1C作为主控芯片。ATMEL公司的单片机AT89C51SND1C内部含有8位C51CPU核、MPEGI/II-Layer3硬件解码器、兼容多种接口、USB1.1控制器等资源,非常适合制作U盘和MP3播放器。在本系统中,AT89C51SND1C从存储器中读出MP3格式数据并解码,通过SPI接口传给NRF24L01无线传输平台。同时,利用USB控制器可以更新存储器内数据,存储器是三星公司32M Nand Flash( K9F5608U)。

(三) nRF24L01收发平台
nRF24L01是单片射频收发芯片,工作于2.4~2.5 GHz ISM频段。工作电压为1.9~3.6 V,有多达125个频道可供选择。可通过SPI写入数据,最高可达10 Mb/s,数据传输率最快可达2 Mb/s,并且有自动应答和自动再发射功能。芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,并融进了增强式ShockBurst技术,其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低,以-6 dBm的功率发射时,工作电流只有9 mA,接收时工作电流只有12.3 mA,多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。
1.芯片引脚
各引脚具体功能如下:CE为发射和接收的使能端;CSN为SPI的使能端;SCK为SPI时钟输入;MOSI为SPI数据主输从入端;MISO为SPI数据主入从输端;IRQ为中断输出;VDD为电源端,接3 V直流电源;VSS为参考接地端;XC1,XC2为晶振端;VDD_PA给功率放大器供电1.8 V;ANT1,ANT2为天线接口端;IREF为参考电流端。
SPI接口由SCK,MOSI,MISO及CSN组成。主要有如下作用:
(1)在配置模式下单片机通过SPI接口配置nRF24L01的工作参数。
(2)在发射或接收模式下单片机SPI接口发送或接收数据。
2.发送平台硬件设计
本系统将控制芯片AT89C51的P4的0~2引脚,分别与nRF24L01的SCK,MOSI,MISO连接,P4.6接CSN,用P3.2(INT0)控制nRF24L01的收发中断。系统上电时,AT89C51首先对nRF24L01进行写配置寄存器操作,然后使nRF24L01进入发射状态,将要发送的数据写入nRF24L01,激活无线发射。然后检测nRF24L01的IRQ引脚,由于关闭了自动重发射功能,因此如果引脚电平变低,即说明产生发送成功中断,数据发送成功,然后从接收平台读出数据即可。
?(四)系统其他部份
系统中需要对歌曲选择,则增加了四个按键。接收部份的无线平台和发送部分基本一样,因为是验证性项目,控制芯片是采用的40脚DIP封装AT89S51,如果在推出实际产品时为了小型化,可采用51内核小型的单片机来控制,由于用C编写程序,所以程序是具有通用性的。接收到的数据通过CS4330转换再送入MC33202放大就可以收听。
二.软件实现
在本系统中,中心控制芯片是AT89C51SND1C,其软件设计主要分为三部份:USB控制程序,SPI通信程序,MP3解码控制程序。
(一)USB控制程序
通用串行总线USB是用来连接外围设备与计算机之间的标准接口总线。AT89C51SND1C集成了USB 1.1控制器,USB规范版本定义了USB的四种数据传输模式(控制传输、同步传输、中断传输和块传输)以适应不同应用场合的需求。其中块传输方式提供数据校验,适用于无误传输大批量数据的场合。程序中选用USB的块传输方式,当MP3插入PC机上的USB接口时,USB-insert信号会输出高电平到P3.4,此引脚检测到信号后,便会执行U ? 转贴于 世纪yabo2018下载--任意三数字加yabo.com直达官网网 http://www.21cnlunwen.com

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