本文所介紹的無線收發器主要由無線MODEM、MCU控制單元和USB接口單元等部分組成，工作在433.92/434.33MHz頻率，可方便地嵌入各測量和控制系統中進行無線數據傳輸，在車輛監控、無線抄表、無線USB數據通信、計算機遙控遙測等系統中應用。目前，基于USB接口的外設開發是一個熱點。USB總線具有數據傳輸速度快、占用硬件資源少、即插即用的優點；但USB通信協議復雜，且PC機的驅動程序編寫也很費力，使很多設計人員望而卻步。FT245AM成功地實現了USB協議和并行I/O" title="I/O">I/O協議間的轉換，避免了協議固化設計和驅動程序的編寫。作者成功利用MCU控制，將FT245AM和nRF401相結合，開發出了基于USB接口的嵌入式無線MODEM。
1 系統組成和單元電路
　　系統組成如圖1所示，由USB接口、MCU控制單元和無線MODEM三部分組成。USB接口由FT245AM實現，完成USB協議和并行I/O協議轉換，使該無限數據傳輸單元以即插即用方式直接和PC機通信。無線MODEM單元由 nRF401實現。nRF401是NORDIC公司推出的433MHz ISM波段真正實現單片UHF無線收發的芯片，采用KSK調制解調技術，數據傳輸速率為20kbps，不需要對數據進行編碼；發射功率可調(最大為10dBm)，采用差分天線，收發共用，也可使用PCB天線；具有待機模式" title="待機模式">待機模式。

　　MCU單元由AT89C51單片機實現，主要完成USB接口和無線MODEM間的管理和控制、測控信息的采集及對測量控制系統進行控制。
1.1 無線MODEM單元
　　考慮到高頻干擾，射頻部分單獨做一塊PCB板，其核心為收發一體化的nRF401芯片，包含FSK調制和解調、PLL合成、多頻率切換等功能，具有功耗低、外圍元件少等特點。如圖2所示，壓控振蕩器VCO外接22μH高Q值電感，鎖相環PLL外接單端二階濾波器，振蕩源外接4MHz晶振，采用環形差分天線，TXEN、CS、PWR-UP、Dout和Din分別接單片機的P2.3、P2.4、P2.5和RXD、TXD端，單片機通過TXEN、CS、PWR-UP端控制無線MODEM單元的工作模式，數據通過Dout和Din端接收和發射。

　　單片機控制收發單元nRF401的TXEN、CS和PWR-UP三個端口，可以使無線MODEM單元處于接收、發射和等待三狀態中的任一狀態，兩個信道頻率分別為33.92MHz和34.33MHz。單片機控制邏輯如表1所示。

1.2 USB接口
　　與PC機的接口采用USB總線結構，USB接口單元如圖3所示。采用總線供電方式，USB電源端加磁珠和電容等去耦合抗干擾電路，FT245AM的D0~D7口接單片機的P0口，以P2輸入和輸出數據，WR、RD、TXF和RXF四個控制端接單片機的P2口，通過該控制端控制數據的傳輸。PWREN接單片機的INT0口，用以判斷FT245AM是處于正常工作狀態還是掛起狀態。93C46為EEPROM，用以存放設備序列號和說明性文字等信息，用戶只需運行FTDI公司提供的VB應用程序填寫自己相應的序列號。

1.3 MCU控制器
　　MCU控制器采用AT89C51單片機，工作頻率為12MHz，主要完成測控對象的數據采集" title="數據采集">數據采集、控制USB接口和無線MODEM、將采集的數據通過無線信道遠端控制中心或通過USB總線傳輸給本地計算機。也可實現本地計算機和遠端控制中心的無線數據通信。通過MCU實現本地計算機、測控對象和遠端控制中心之間的數據通信。
2 軟件編程
2.1 USB端軟件編寫
　　當FT245AM組成的USB接口和PC機連接時，需要在PC機上安裝由FTDI公司免費提供的虛擬串行口VCP驅動程序，應用VB對虛擬串口進行編程，可直接應用MSComm控件，將MSComm3.commPort設置為3，MSComm3.Settings設置為9 600、n、8、1(實際上該值為默認)，通過MSComm3. PortOpen設置COM3的開關狀態，通過MSComm3. Input和MSComm3. Output讀入或輸出數據。讀數據時將MSComm3. Rthreshold的值設為1，只要數據傳輸到PC機端，即觸發MSComm3. Commevent事件，就可自動讀取COM3的數據，發送數據過程可自動或手動完成，用戶自己設定，這樣用戶可輕松編寫PC機端的應用程序。
　　在設備端，根據圖4所示的時序圖，首先采樣到RXF變低電平，表明接收到自PC機傳來的數據，允許單片機通過并行數據總線D0~D7讀取數據。接著RD信號由高變低，鎖存讀入數據，延遲一段時間后進行下一數據的讀取。
　　讀數據流程如圖5所示。同理可編寫發送數據程序。

2.2 無線MODEM收發數據軟件
　　在設計程序時應注意各狀態之間轉換的時間延遲，nRF401數字通信速率最高為20kbps。接收模式轉換為發射模式的延遲時間至少為1ms，可以發送無限長的數據，發射模式轉換為接收模式的延遲時間至少為3ms；待機模式時既不接收也不發射數據，待機模式轉換為發射模式的延遲時間至少為4ms，待機模式轉換為接收模式的延遲時間至少為5ms。收發數據的程序流程圖如圖6所示。編程以中斷方式完成接收和發送數據，發送的數據須符合通信協議才能被接收和識別，通過USB總線來自PC機的數據或采集到的測控系統" title="測控系統">測控系統的要發送數據在MCU中完成成幀處理，以幀為單位，有協議頭、發送長度和以及CRC校驗碼，成幀后的數據由MCU控制無線MODEM單元進行發射。接收的數據通過MCU識別糾錯后通過USB接口送PC機。