[ Wireless-RF ] RF433 MHZ 搭配微控制器的使用方法

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無線發射接收模組與微控制器的連接線路

賣場的無線發射接收模組可直接使用微控制器 ( 例如，單晶片 8051、AVR 和 PIC ... 等 ) 晶片來做為編碼與解碼，連接線路非常簡單！兩端的訊號同步使用 UART ( Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, 通用非同步收發傳輸器 ) 接腳 TxD 與 RxD，再分別與無線發射、接收模組的 DATA 接腳連接用以傳送與接收編碼訊號，詳細接線圖如上圖所示。

圖片上所列的 AT89S51 與 AVR ATtiny2313 線路，發射與接收的程式類似，因此下面使用 AT89S51 ( Keil C ) 發射與 AVR ATtiny2313 ( AVR Studio 4 ) 接收中的原始碼做說明，完整的程式碼可在下面所提供的連結下載。

注意到電源的部分，除了 AT89S51 需要使用 +5V 的電源供應之外，根據 AVR ATtiny2313 資料手冊的第一頁關於速度與電壓的要求，可以使用的電壓範圍在 2.7 - 5.5V @ 8MHz，所以可以使用兩顆乾電池來做為 ATtiny2313 的電源，不管是做為發射端或是接收端都是可以正常工作的

• ATtiny2313V：0 - 4 MHz @ 1.8 - 5.5V, 0 - 10 MHz @ 2.7 - 5.5V


• ATtiny2313 ：0 - 10 MHz @ 2.7 - 5.5V, 0 - 20 MHz @ 4.5 - 5.5V

無線發射模組程式碼 ( AT89S51 )：

為了確保編碼傳送可正確傳送到接收端，因此我們自行定義編碼原則。傳送的編碼分為四個位元組，每個位元組所代表的意思如下：

• byte 1：SYNC
同步訊號 ( 0xAA )


• byte 2：RADDR
定義傳送到哪一個接收端；設定是 ( 0x44 )


• byte 3：CMD
在接收端執行預先定義的動作編碼。設定是執行 LED 亮 ( 0x11 ) 和滅 ( 0x22 ) 兩個命令


• byte 4：checksum
最後一個為元式傳送檢驗和，等於 byte 2 + byte 3

AT89S51 的 baud rate 設定是 Timer1, mode 2 atuo reload, 1200 bps

主程式一開始先做暫存器初始化，然後進入無窮迴圈，每隔 100 ms 傳送 LED 亮滅的命令到位址 0x44 的接收端

UART 傳送的程式如下

tByte 是另外定義的資料型態 ( 無符號位元組，可表示 0x00 - 0xFF )

延遲副程式，延遲時間設定為 100 ms

這部分可依實際情形再做調整，怎麼計算延遲時間請找一下 8051 的書，裡面都會講到。

上面的程式也有組合語言的版本，裡面的程式結構差異不大，可互相做為參考。


無線接收模組程式碼 ( AVR ATtiny2313 )：

接收的部分我們使用 AVR ATtiny2313 做解碼與接收的晶片。程式一開始進行 IO 與 UART 初始化 ( ioinit() )，然後程式進入無窮迴圈

當一直等待 UART 接收的訊號時，其實 ATtiny2313 就會耗電，最好的方法就是讓它進入到睡眠狀態，需要的時候再叫醒它就好。因此如果想要微控制器進 IDLE MODE，就新增一個副程式，並將副程式加入到無窮迴圈裡就可以了。

進入到省電模式之後的 ATtiny2313 ，只有在中斷發生時才會被喚醒進入到中斷副程式 ( ISR(USART_RX_vect) )處理接收到的資料

不難發現到，接收解碼的部分並沒有加入同步位元的檢查程式 ( SYNC，稱為 dummy byte )，原因是即使在發射端未發出編碼訊號，接收端也會收到來自電源或其他來源的雜訊訊號。因為 RF 接收模組會依據輸入的電訊號準位 ( signal level ) 調整輸入增益，而第一個 byte ( SYNC ) 位元組可以讓緊接下來的 "raddress"、"data" 和 "chk" 的讀取更可靠；若使用其它的 RF 發送模組或許就不需要這個位元組了。


程式碼下載與測試：

• AT89S51


• Keil C (發射、接收) 專案檔


• Keil ASM (發射、接收) 專案檔


• ATtiny2313 

下面檔案使用 AVR Studio 4 編譯；不同版本時請新建一個專案檔，再加入下面其中一個原始檔，設定好晶片以及環境後就可以進行編譯；或是使用連結中已編譯好的燒錄檔 (.hex)


• 發射與接收始碼與燒錄檔

下面是使用相同的程式碼，但使用 RF 315 MHz 無線發射接收模組所做的測試。可以知道，控制的方式大同小異。

右邊是 AT89S51 (+5V)，負責發射；左邊是 ATtiny2313 (+3V)，負責接收。每隔一秒鐘傳送一次命令使 LED 亮滅。注意到，只要在兩這之間有東西阻隔或是接近 (如影片中切換電源開關時)，傳輸就會有遺漏，做測試時可以自己試試！

相同程式碼但使用不同的無線發射接收模組 ( RF 315 MHz ) 的測試

上面就是使用微控制器 UART 硬體功能來實現無線傳送接收的方法。其他關於無線模組應用的文章，請看下面的賣場部落格文章連結。


<<相關資料與使用說明連結>>

• Datasheet：AVR ATtiny2313/V - 8-bit AVR Microcontroller with 2K Bytes In-System Programmable Flash ( PDF )


• 資料手冊：AVR ATtiny2313/V - 具有 2KB 系統內可編程 Flash 的 8 位 AVR 微控制器 (PDF)


• [ 賣場部落格 ] RF433MHz入門學習套件系列文章，包含有：


• 無線天氣資料傳輸 - Arduino Manchester 函式庫應用


• RGB LED 混色 - Arduino 的 Machester ( 曼徹斯特 ) 無線傳輸


• Arduino 之間或與 Raspberry Pi 之間的 RF 433MHz 通訊


• RF433MHZ 無線發射接收模組搭配 HT12( D / E ) 遙控器編碼解碼晶片


• RF433 MHZ 搭配微控制器的使用方法


• RF433MHZ 無線發射接收模組搭配 Raspberry Pi 控制 74HC595 操控 HT12E 遙控器編碼晶片


• 使用樹莓派模擬 HT12E 遙控器編碼晶片的編碼格式