短距离无线电遥控有很大的应用需求,但由于射频电路的设计和调试较为复杂,对人员和设备的要求较高。因而限制了其使用范围。
蓝牙技术提供低成本,短距离的无线通信。支持点对点,一点对多点的双向数字传输。工作在2.402~2.480GHz的ISM频段。数据速率 1Mb/s,纠错编码采用1/3率的重复码,2/3率的汉明码,跳频频率数79个频点,跳频速率1600次/秒,发射距离 Class2级的模块为10m左右,Class 1 级的模块可达100m。
将蓝牙模块用于无线电遥控系统,把无线射频部分的工作交由蓝牙模块完成。使遥控系统设计变得简单方便。
无线遥控发射机
无线遥控系统中发射机的组成框图如图1所示。
图1 发射机的组成框图
它有三路模拟量(操纵杆)输入、六路开关量(按键)输入。微控制器选用TI公司的MSP430F2274单片机,主要优点是低功耗。蓝牙模块使用的是Stollmann公司BlueRS+ Class1模块。
发射指令编码:六个开关量全部状态的组合有64组码。由于实际有效编码的组数远小于全部状态组合码数。并且用2字节(16bit)的长度表示开关状态有效组合编码,故采用加大码组间汉明距离,使用具有纠错功能的分组码作为开关状态的传输编码。
发射机指令编码每20ms发送一帧。每帧数据的格式如图2所示。
图2 发射机指令帧
一帧数据18字节。帧头字段占4字节,其中第4字节是帧序号,以256为模;模拟1、模拟2和模拟3这三个字段各占2字节,分别是1号、2号和3号操纵杆的位置信息的数字量编码; 开关1字段占2字节,是表示六路开关状态的编码;开关2和开关3字段分别是开关1字段的重复,目的是增加抗干扰能力。接收机在对该信息解码时,接收到的开关1、开关2和开关3这三组码中只要有一组码的误码没有超出可纠错的范围,即可正确执行相应动作。不必再等待接收下帧数据,可减少延迟时间。
蓝牙模块与微控制器的连接如图3所示。微控制器把代表指令编码的组帧信息传送给相连的蓝牙模块,由该蓝牙模块经由无线信道发送到与接收机相连的另一只蓝牙模块,由它将数据传给接收机的微控制器。
图3 蓝牙模块与微控制器的连接
发射机微控制器程序
发射机程序框图如图4所示,微控制器执行读开关状态、开关编码、读操纵杆、组帧等指令所需要的时间很短,多数时间是等待20ms定时。当20ms定时器中断时就设置定时标志有效。主程序见到定时标志有效,就将已准备好的组帧数据移到发送缓冲区,并且启动串口开始发送数据。串口发送使用中断方式。
(a)中断程序框图