文 献 综 述

一、 课题背景

人类进行通信的历史已很悠久，从古代人利用烽火狼烟、飞鸽传书、击鼓鸣号等古老的方式进行通信，到近代莫尔斯发明电报、贝尔发明电话、电磁波的发现，人类进行通信的方式发生了巨大的变化，进入了通信时代的新纪元。随着人类社会的不断发展，高新技术产业的应用已经逐渐在人们的生活中普及。近十年来，由于因特网技术和微电子技术的快速发展，整个世界发生了翻天覆地的变化。各种各样的微电子产品以及个人数字设备进入了人们的生活，例如手机、电脑、触屏电脑、MP3、数字（网络）电视机等。大多数的电子设备都是依靠电线、电缆、传输线等有线材料来为电子设备传输数据的，大量出现的有线材料给人们的生活平添了很多不必要的麻烦，于是很多替代有线材料的技术应运而生。

无线通信（Wireless Communication）是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，近年来在通信领域发展最快，应用最广，现在人类的生活已经离不开无线通信技术。无线通信技术可分为远距离无线通信技术和短距离无线通信技术。远距离无线通信技术包括GPRS/CDMA、数传电台、扩频微波、无线网桥及卫星通信、短波通信技术等，它主要使用在较为偏远或不宜铺设线路的地区，如：煤矿、海上、有污染或环境较为恶劣地区等。短距离无线通信技术是指通信双方通过无线电波传输数据，并且传输距离在较近的范围内，其应用范围非常广泛。近年来，应用较为广泛及具有较好发展前景的短距离无线通信标准有：Zig-Bee、蓝牙（Bluetooth）、无线宽带(Wi-Fi)、超宽带（UWB）和近场通信（NFC）。^[7]无线通信技术自身有很多优点，成本较低，无线通信技术不必建立物理线路，更不用大量的人力去铺设电缆，而且无线通信技术不受工业环境的限制，对抗环境的变化能力较强，故障诊断也较为容易，相对于传统的有线通信的设置与维修，无线网络的维修可以通过远程诊断完成，更加便捷；扩展性强，当网络需要扩展时，无线通信不需要扩展布线；灵活性强，无线网络不受环境、地形等限制，而且在使用环境发生变化时，无线网络只需要做很少的调整，就能适应新环境的要求。

本课题是关于嵌入式系统中NRF2401无线通信的应用，选取的是NRF2401无线通信芯片作为收发模块与单片机相连接来实现无线数据通信。相对于其他价格昂贵的无线芯片，NRF2401价格便宜，而且便于项目开发，适用于多种无线通信的场合，如无线数据传输系统、无线鼠标、无线键盘、遥控玩具、汽车应用等，其应用前景相当广阔。

二、 NRF2401的工作原理及性能

1. NRF2401的工作原理

NRF2401是由Nordic公司出品的单芯片射频收发芯片，工作于2.4~2.5GHz的全球免申请（ISM）频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体震荡器和调制器等功能模块，发射功率和工作频率等工作参数可以很容易的通过3线SPI端口完成，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。NRF2401芯片的能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，掉电模式可以很容易实现低功耗需求，多种低功率工作模式，节能设计更方便，并且NRF2401可以使用同一天线，同时接收不同频道的数据。^[12]如图示1所示。

图示1：NRF2401功能模块