图1中的电路是一个电池供电型精密模拟微控制器电路，集成一个RF ISM频段收发器，用来传输从无源风速计测得的风速和风向。在该图所示应用中，片内12位模数转换器(ADC)和唤醒定时器分别用来获取风向和风速。低功耗休眠模式可用来节省电能，这对于无线分布式检测应用而言很重要。在休眠模式下， ADuCRF101标称功耗为1.9 A，可实现较长的电池使用时间。在该模式下工作时，采用单个CR2032锂离子电池可持续工作1至2年。


 
图1. 无线风速和风向数据采集系统功能框图(简化原理图：未显示所有连接和去耦)

图1中的电路包含EV-ADuCRF101MK3Z评估板，该评估板集成ADuCRF101，是全集成式无线数据采集解决方案。ADuCRF101可用来收集来自风速计的风速和风向信息，并将这些信息无线传输到另一个配置为接收模式的ADuCRF101。

EV-ADuCRF101MK3Z经过优化，用于431 MHz至464 MHzISM频段。该评估板允许通过板卡边沿上的通孔轻松访问ADuCRF101。有关EV-ADuCRF101MK3Z的更多信息，请参见UG-231用户指南。本应用中，评估板与风速计对接。风速计可通过电缆或适配器板连接(图1)。使用3 V CR2032锂电池为评估板供电。

典型无源风速计的风速部分由舌簧开关组成，此开关可随磁体在其上通过而进行开关动作。磁体附着在风速计风扇轴承上；因此，随着风吹动风扇，磁体周期性地在开关上移动，每次路过开关就对其进行切换。开关连接GND引脚和印刷电路板(PCB)的P0.7。风扇每转一次就完成一次开关操作，在P0.7上产生一个脉冲，用作中断信号。本例中，P0.7分配为IRQ3。两次脉冲之间的时间用来计算风速。使用了32位唤醒定时器。该定时器采用ADuCRF101的内部32 kHzLFOSC时钟以及数值为1的预分频器。使用唤醒定时器的主要原因是它在休眠模式下处于活跃状态，而通用定时器却不会处于活跃状态。因此，哪怕器件处于低功耗休眠模式，中断时序也是连续的。

无源风速计的风向部分通常由电位计连接风向标组成。若风向标的方向发生改变，则电位计数值也会变化。电位计的游标连接ADC1引脚，电位计的其余两个接线分别接至低压1.8 V LDO LVDD1引脚和P3.4引脚。连接P3.4引脚而非直接接地可让P3.4选择(通过内部开关)接地或完全断开。ADC转换之后，将P3.4与地断开连接可降低功耗。由软件驱动决定P3.4接地还是断开接地连接。关于该配置的更多详情，请参见UG-231用户指南的“A D C电路”部分。

图2显示了软件控制数据采集系统的流程图。经过中断和定时器设置阶段后，ADuCRF101切换至休眠模式。接收到两次风速中断后，ADuCRF101进入灵活模式，Cortex-M3变为有效。根据唤醒定时器数值计算风速。下一步，配置ADC并计算风向。随后，将ADuCRF101再次置于低功耗休眠模式。经过10秒且发生两次风速中断后，ADuCRF101在灵活模式下唤醒。收发器被唤醒，并传送速度和方向数据。传输完成后，将其再次置于休眠模式。最后，ADuCRF101返回休眠模式。就本电路而言，发送器设置为以300 kbps的最大速度传送，频率偏差为75 kHz。为了节能，可使用最高的传输数据速率. 

图2. 无线数据采集软件流程图

图3显示了功耗与单个数据传输序列时间的关系。本电路中，在最大功率(10 dBm)条件下使用差分功率放大器(PA)。工作频率设为433 MHz。在10 dBm输出功率下，PA功耗为21 mA左右

图3. 无线数据采集系统一次传输序列的功耗

收发器在最大功率条件下的传送时间由于采用了ADuCRF101的300 kbps最大传输速率而得以最小化。通过降低PA输出功率，可进一步降低功耗。最优PA输出功率取决于应用要求的传输距离。由图3可知，10秒周期内单次传输序列的平均功率为22 μA。这表示CR2032锂电池使用时间约为1.2年。现实中，电池的使用时间可能更长，因为本例假设每10秒传输一次，且未将无风(从而无传输)的情况考虑在内。

数据传输的频率可更改为任意值，比如每分钟一次，而非每10秒一次。这对总功耗的影响很大。另一个可以改变的参数是传输数据的速率。一般采用300 kbps，但也可采用38.4 kbps和1 kbps。使用较低数据速率的优势，是在相同的输出功率情况下可传输更远的距离。劣势是，传输所需时间更长，从而增加了总功耗。如需不同的频率，可使用EV-ADuCRF101MK1Z板。该评估板可设置为在862 MHz和928 MHz频段内的任意频率下工作。

本应用中可以使用的其他替代器件是集成微控制器的 ADF7023UHF收发器。这些器件配合使用可实现ADuCRF101的相同功能；然而，这样做会增加复杂程度。

设备要求

需要以下设备:

• EV-ADuCRF101MK3Z评估板、433 MHz天线以及软件。
• 各两个：USB-SWD/UART-EMUZ转换器板，带J-Link Lite仿真器。
• 该板作为EV-ADuCRF101QS3Z快速入门套件的一部分提供。
• 无源风速计(比如Davis Instruments产品)。
• PC(Windows® 32位或64位)

设置

电路设置按照下列顺序:

1. 将风速计与EV-ADuCRF101MK3Z评估板相连。如图1所示进行连接。可直接通过电缆连接至评估板的边沿过孔，或者通过安装了评估板的母板连接。
2. EV-ADuCRF101MK3Z随后收集并传送风速计数据(Tx板)。
3. 然后，将USB-SWD/UART-EMUZ板连接至Tx板，以便让代码下载至器件中。代码包含在评估板套件随附的DVD内。将anemometer_transmit.c代码下载至器件中。通过J-Link Lite仿真器完成代码下载。有关如何从DVD下载代码至器件的详细说明，请参见评估板用户指南。该代码将P0.7设为中断、设置ADC1通道，并如图2所示执行。
4. 将USB-SWD/UART-EMUZ连接至第二EV-ADu-CRF101MK3Z，以便下载anemometer_receive.c代码。该代码将评估板EV-ADuCRF101MK3Z设为接收器模式(Rx评估板)，并在UART端收到数据后输出风速和风向数据。
5. Rx板的图形用户界面(GUI)可安装在PC上，以便查看风速和风向数据。执行anemometer_Demo.exe文件以便安装GUI，确认出现的所有对话框直至完成安装。

功能框图

测试配置的功能框图如图4所示 。

 

测试

需要设置COM端口以及连接GUI与接收器板的波特率。波特率固定为19,200 kbps，COM端口号必须根据USB电缆使用的编号正确设置。随着新数据到达，GUI连续更新；目前，它在较长时间内无数据到达的情况下不会自动清零。注意，若要最大程度降低Tx板上的功耗，则应移除LK1；这样做可关断红色LED，从而降低功耗。 

UG-480 用户指南 用户指南提供了有关如何使用、编程、调试和评估ADuCRF101评估板的详细说明。该用户指南描述了评估板的一切特性，包括接口方式。它还包含完整的物料清单(BOM)以及评估板原理图。

UG-231 用户指南 是一份内容详实的参考文档，提供有关ADuCRF101的功能与特性资料。该用户指南详细说明了如何配置并使用器件的一切功能，包括本应用涉及的功能(即定时器、休眠模式、ADC、中断和收发器操作)。

  图4. 评估和测试设置

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