智能楼宇测控系统的nRF24LEl无线数据采集
楼宇设备测控系统是智能建筑的重要组成部分，该系统将对整栋楼宇的空调制冷系统、给排水系统、变配电系统、照明系统、电梯、消防、安全防范系统等进行信号采集和控制，实现楼宇设备管理自动化，起到集中管理、分散控制、节约能耗的作用。
对于已经投入运行的建筑安装有线楼宇测控设备则比较困难与麻烦，但采用无线组网技术可以方便地完成楼宇测控设备安装布置，其组网灵活，安装施工费用低廉，并能根据需要重新布置楼宇设备测控系统，具有可移动性。
1 系统结构
楼宇设备测控系统包括nrf24lel无线数据采集与控制模块、nrf24lul+无线usb接口模块和pc机构成的楼宇设备测控中心，系统方框图如图l所示。
无线数据采集与控制模块实时监测和控制各楼宇设备子系统，负责各个子系统现场实时状态数据的采集、缓存和转发，并实时将各子系统监控的状态变化以无线方式，通过无线usb接口模块传送给监控中心。同时，监控中心也通过无线usb接口模块以无线方式将控制命令传送给无线数据采集模块，实现各楼宇设备子系统的控制。
2 无线数据采集模块电路
无线数据采集模块是以nrf24lel低成本、高性能的嵌入式微处理器智能射频收发器为核心。
nrf24lel是一款适合超低功耗无线应用的soc，片上集成了intel805l 8位微处理器、nash存储器、低功耗振荡器、实时计数器、aes硬件加密器、随机数据发生器、节能控制等部件，并提供了一个理想的无线协议平台，以保证协议的无缝连接、安全性、低功耗以及抗干扰性能。对于应用层，nrf24lel提供主从spi接口，uart，6～12位a／d转换器，pwm，模拟比较器，定时器以及外部中断等外设功能，以满足测量与控制需要。
nrf24lel构成的无线数据采集模块主电路如图2所示。
3 无线usb模块电路
无线usb模块电路由nrf24lul+实现。nrf24lul+内置有2．4 ghz射频收／发内核，支持12 mh／s全速usb接口，具有2 mb／s的空中无线速率。具有内部稳压器，直接使用usb总线供电，而不需要外部稳压器，节约成本和pcb板空间。集成的pll锁相环合成器可为射频及usb提供时钟，无需外部滤波、谐振器和压控二极管，只需要低成本的±6×10-9精度的16 mhz晶体。nrf24lul+构成的无线usb模块电路如图3所示。
4 外围电路
4．1 天线输出
nrf24lel和nrf24lul+的antl和ant2输出引脚给天线提供平衡的射频输出，该输出引脚必须有到vdd_pa的直流通路，通过高频的扼流圈或平衡偶极子天线的中心点。以nrf24lul+为例．获得最大输出功率推荐0 dbm，推荐使用(15+j88)ω的负载，通过一个简单的匹配网络在antl和ant2及负载之间，也可以获得一个较低的负载阻抗(如50 ω)。
4．2 晶体振荡器
用于nrf24lel和nrf24lul+的晶体振荡器必须满足产品技术规格的要求。必须使用一个低负载电容的晶体来获得低功耗和快速的启动时间。低负载电容c0对降低功耗和加快启动时间有利，但可能会增加成本。典型取值c0=1．5 pf，最大取值c0max=7．0 pf。晶体负载电容cl需要考虑电路板上的分布电容，以及从xcl和xc2引脚上的电容(典型值为1pf)。
4．3 pcb设计
良好的pcb布局是保证获得好的射频性能的基础，一个完全经过验证的nrf24lel和nrf24lul+及其周围元件包括匹配网络的布局可以在www．nordicsemi．no下载获得。pcb设计至少需要双层板，需要专门的接地层以获得最佳性能。nrf24lel和nrf24lul+的直流供电必须尽可能靠近vdd引脚放置，并用高频电容进行耦合，电容值和pcb布局参见相关器件数据手册。
nrf24lel和nrf24lul+的供电电源必须经过良好的滤波，并且电源走线与任何数字电路供电分开。应该避免pcb上有长电源走线，所有的器件地，vdd连接和vdd旁路电容应尽可能靠近nrf24lel和nrf24lul+放置，vss引脚应直接连接至大面积的敷铜地，或者通过过孔连接到接地层，即过孔尽可能靠近所连接的vss焊盘，每个vss引脚应确保至少有1个过孔连接。
满幅数据或控制信号不能与晶体或供电电源走线距离太近。器件底部的金属片连接到其基底地，推荐pcb设计时将其悬空。
5 系统程序设计
系统软件开发可以在nordic公司提供的nrfgo嵌入式仿真开发平台上进行。nrfgo嵌入式仿真开发平台可以提供功能演示、*估开发、实时仿真、芯片烧录等多项功能，并可以与keil开发环境无缝链接。
5．1 增强型sllock burst模式的ptx
系统工作在增强型shock burst模式的ptx程序流程如图4所示。通过设置rfcon寄存器中的rfce位为高，激活ptx模式。如果当前在tx fi-fo有数据，射频收／发进入发射模式并发送数据包。如果自动重发使能，状态机将检查是否no_ack标志已经置位，如果没有置位，射频收／发部分将进入接收模式接收ack包。如果收到的是空ack包，将只有tx_ds trq中断被设置。如果ack包包含载荷，tx_ds irq和rx_dr_irq2个中断均在射频收／发返回待机模式i前被同时设置。
如果在接收超时前没有收到ack包，射频收／发将进入待机模式ⅱ，并将一直停留在待机模式ⅱ直到ard到来。如果还未达到arc所定义的重发次数，射频收／发部分将进入发射模式再次重发上一个包。当执行自动重发功能时，最大重发次数由arc定义。当达到最大重发次数时，射频收／发部分设置max_rt irq中断并返回待机模式i。如果rfcon寄存器中为高而tx fif0为空，射频收／发部分进入待机模式ⅱ。
5．2 增强型shock burst模式的prx
系统工作在增强型shock burst模式的prx程序流程如图5所示。
通过设置rfcon寄存器中的rfee位为高激活prx模式。射频收／发部分进入接收模式并搜索有效数据包。如果收到数据包并且自动应答已经使能，射频收／发部分将确定是否为新的数据包：如果是新的数据包，数据载荷将移入rxfifo并且rx_dr irq中断将被置位；如果收到的带载荷的应答包tx_ds irq中断将指示ptx收到一个带载荷的应答包；如果no_ack标志在接收到的应答包中没有被置位，prx进入发射模式：如果tx fifo中有一个挂起的载荷，将被附在应答包中发送出去。ack应答包发送完成后，射频收／发返回接收模式；如果应答包丢失，将会再次收到上一个包，prx将丢弃此包并在返回接收模式前发送一个应答包。
6 结束语
所设计的无线楼宇设备测控系统采用nrf24lel无线数据采集模块和nrf24lul+无线usb模块，具有低功耗、处理速度快、使用安装灵活、传输速度快、可靠性高、安装费用低廉等优点，试验证明该测控系统能够满足智能化楼宇测量与控制需要。
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基于激光雷达的SLAM(激光SLAM)和基于视觉的SLAM(Visual SLAM或VSLAM)
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玩转智能投影仪，究竟应该怎样用
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4 外围电路
4．1 天线输出
nrf24lel和nrf24lul+的antl和ant2输出引脚给天线提供平衡的射频输出，该输出引脚必须有到vdd_pa的直流通路，通过高频的扼流圈或平衡偶极子天线的中心点。以nrf24lul+为例．获得最大输出功率推荐0 dbm，推荐使用(15+j88)ω的负载，通过一个简单的匹配网络在antl和ant2及负载之间，也可以获得一个较低的负载阻抗(如50 ω)。
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