无线通信在机动性要求较强的设备中或人们不方便随时到达现场的条件下得到了越来越广泛的应用，如无线数据采集、无线设备管理和监控、汽车仪表数据的无线读取等都是其典型应用。微功率短距离无线通信技术作为无线通信实用技术，一般使用单片射频收发芯片，加上微控制器和少量外围器件构成专用或通用无线通信模块，通常射频芯片采用gfsk(高斯频移键控)调制方式，工作于ism(工业、科学、医疗)频段，通信模块包含简单透明的数据传输协议或使用简单的加密协议，用户不必对无线通信原理和工作机制有较深的了解，只要依据命令字进行操作即可实现基本的数据无线传输功能，因其功率小、开发简单快速而在工业、民用等领域应用广泛。本文介绍利用atmega16单片机和无线数据收发芯片nrf905构成的短距离无线数据传输设备，给出了硬件和软件设计方案。

1 系统硬件设计

1.1 系统结构

无线数据传输系统结构如图1所示。该系统由外部数据设备和无线数据传输模块组成，外部数据设备为pc机或数据采集等设备，我们设计的主要是无线数据传输模块。无线数据传输模块基于微功耗单片射频收发器nrf905设计，采用atmel公司的高性能、低功耗8位处理器atmega16为主处理芯片，完成数据的处理和控制。

1.2 atmega16和nrf905

atmel公司的atmega16单片机具有先进的risc(精简指令集计算机)结构、非易失性程序和数据存储器，16 kb可编程flash存储器、512 b的eeprom和1 kb片内sram，具有丰富的外设接口，其usart(通用同步和异步接收器和转发器)是一个高度灵活的串行通信设备，spi(串行外设接口)允许atmega16与外设或其他avr器件进行高速的同步数据传输。

nrf905是挪威nordic vlsi公司推出的单片射频收发器，工作电压为1.9 v～3.6 v，工作于433／868／915 mhz这3个ism频段，频道转换时间小于650μs，最大数据速率为100 kbit／s。nrf905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和gfsk调制器组成，不需外加声表面滤波器，shockbursttm工作模式，自动处理字头和crc(循环冗余检验)，使用spi接口与微控制器通信，配置非常方便。此外，其功耗很低，以-10 dbm输出功率发射时电流只有11 ma，工作于接收模式时的电流为12.5 ma，具有窄闲模式与关机模式，易于实现功率管理。

1.3 硬件电路

硬件电路主要由电源与复位电路、外部数据设备接口电路、单片机系统和nrf905应用电路等几部分组成。硬件电路如图2所示。

1.3.1 电源与复位电路

nrf905和单片机的典型工作电压为+3.3 v，而系统供电电源为+5v，所以采用低压差线性稳压器tps7333实现+5 v～+3.3 v的线性稳压。为了实现稳定、可靠的复位，使用低电压工作的复位芯片tps70733产生复位信号。

1.3.2 外部数据设备接口

无线数据传输模块与外部数据设备之间采用rs-232接口，atmega16的pd0-pd1用于连接rs-232串口。通常，pc机与单片机用两根线方式进行全双工异步通信。由于avr单片机输人输出为ttl电平，pc机配置的是rs-232标准串行接口，二者电气规范不一致，因此，使用icl3221收发芯片实现串口电平转换。

数据传输速率在板可设置或通过外部数据设备设置。在板波特率利用atmega16的pa7、pa6两位设置，可设置为9.6kbit／s、19.2 kbit／s、38.4kbit／s、115.2 kbit／s。利用外部数据设备设置波特率时，单片机的初始数据传输速率为9.6 kbit／s，pa7、pa6置为00状态，当单片机收到波特率没置命令后，数据传输速率调整为设定值。

1.3.3 单片机与nrf905接口电路

单片机与nrf905的接口电路很最要。nrf905内部有5个寄存器：状态寄存器、配置寄存器、发射地址寄存器、发射数据寄存器和接收数据寄存器。除了对寄存器读写外，还需对nrf905工作模式的切换进行控制。单片机与nrf905的信号连接见图3。

atmega16与nrf905之间的双向数据传输使用spi接口，单片机的pb7-pb4连接nrf905的spi接口，pd2-pd7连接nrf905的控制信号和检测信号，用于nrf905的模式切换以及通信过程中必须的信号指示接口。

2 系统软件设计

2.1 数据传输过程

pc机(或其他外