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基于CC1110无线单片机的机器鱼控制系统设计关键字：CC1110 无线单片机USB-RS232转换器机器鱼控制系统鱼类的游动具有高效性、机动性以及低噪性等优点。
因此，仿生机器鱼的研究己成为机器人研究领域的热点。
随着仿生机器鱼研究的不断深入，仿生机器鱼在水下搜救、水质检测以及海洋资源勘探等领域发挥着重要的作用。
近年来，机器鱼也成为国内国际高校机器人比赛项目之一。
本文就是针对在国际水中机器人大赛的大平台上的三关节机器鱼而设计的一套双关节机器鱼控制系统。
本机器鱼控制系统具有体积小、成本低、微功耗等优点，可以方便地运用到类似的机器鱼产品中。
1 机器鱼控制系统设计方案机器鱼控制系统总体结构如图1所示。
系统主要分为指令发送端和指令执行端，两部分均以CC1110无线单片机作为核心控制器，负责指令的发送、接收、数据处理，进而控制机器鱼的相关执行机构工作。
指令发送端的指令来自上位机，USB串口转换电路将USB接口模拟成串口，实现上位机与CC1110的串口通信。
电源模块完成电压的变换，为相关电路提供各种合适的工作电压。
存储器模块存储机器鱼的相关信息。
舵机驱动模块为执行机构舵机提供合适的控制信号。
图1 机器鱼控制系统总体结构图2 机器鱼控制系统硬件设计2.1 USB串口转换电路CH341T是一款USB总线转接芯片，通过简单的接线即可实现USB接口和串口之间的转换，此时无需改动上位机与下位机的程序，通过USB接口即可实现上位机与下位机的串行通信。
USB串口转换电路原理图如图2所示。
图2 USB串口转换电路在本设计电路中，将CH341T芯片的SDA和SCL引脚悬空，此时芯片功能为USB 转异步串口，模拟计算机串口;CH341T芯片的TXD和RXD两个引脚分别连接到CC1110无线单片机的RX(P0.2)和TX(P0.3)两个引脚;TEN#引脚为串口发送使能端，接地使CH341T能发送数据。
CH341T芯片的地要和CC1110无线单片机的地相连。
N S2016用户手册V1.0深圳市纳芯威科技有限公司2009年7月目录1 功能说明 (4)2 主要特性 (4)3 应用领域 (4)4 典型应用电路 (4)5 极限参数 (5)5.1 电气特性 (6)6 芯片管脚描述 (8)6.1 管脚分配图 (8)6.2 引脚功能描述 (8)7 NS2016典型参考特性 (9)8 工作原理 (11)8.1 基本原理描述 (11)8.2 模拟输入特性 (11)8.3 内部参考电压 (12)8.4 单端工作模式 (12)8.5 差分工作模式 (13)8.6 触摸屏应用建议 (13)8.7 温度测量 (14)8.8 电池电压测量 (15)8.9 压力测量 (15)9 数字接口 (16)9.1 写命令 (16)9.2 读命令 (17)9.3 高速模式 (18)9.4 数字时序 (18)9.5 数据格式 (20)9.6 笔中断输出 (20)10 应用注意事项 (21)11 芯片封装物理尺寸 (22)11.1 TSSOP-16封装 (22)图目录图1 NS2016典型应用电路 (4)图2 TSSOP-16封装管脚分配图 (8)图3 NS2016模拟输入简图 (11)图4 内部电压源示意图 (12)图5 单端模式工作示意图（C3=0，Y方向驱动开关闭合，XP作为模拟输入） (13)图6 差分参考源工作模式简图（C3=1，Y方向驱动开关闭合，XP作为模拟输入） (13)图7 温度测量功能示意图 (14)图8 电池电压测量功能模块图 (15)图9 压力测量模块图 (16)图10 I2C接口写命令时序图 (16)图11 I2C接口读命令时序图 (17)图12 NS2016数字接口时序图 (18)图13 理想情况输入电压和输出编码对应关系 (20)图14 PENIRQ功能模块图 (20)图15 TSSOP-16封装尺寸 (22)表目录表1 芯片极限参数表 (5)表2 NS2016电气特性表 (6)表3 ADC输入信号配置 (11)表4 地址字节 (16)表5 命令字节 (17)表6 PD1、PD0控制位 (17)表7 时序规范说明 (18)1功能说明NS2016是一款4线制电阻式触摸屏控制器，内含12位分辨率A/D转换器。
CC1100-232 无线模块使用手册一.CC1100-232 无线模块特点：1.低功耗模块，最大发射功率10mW推荐使用10mW，以达到最佳的通信效果2.载频频段433MHz推荐使用433MHz频段，该频段为免费ISM频段免许可证使用 （420MHz～440MHz）。
还可以为用户提供其他的载频频段475MHz、868MHz和915MHz选择（需要定制）。
3.高抗干扰能力和低误码率基于FSK的调制方式，采用高效前向纠错和信道交织编码技术，提高了数据抗随机干扰和突发干扰的能力，在信道误码率为 10-2时，可得到实际误码率10-5~10-6。
4.传输距离远在直线可视情况下，天线放置高度位置>2 米，可靠传输距离大于200m (BER=10-3/9600bps)。
5.支持透明的数据传输提供透明的数据接口，能适应任何标准或非标准的用户协议。
自动过滤掉空中产生的假数据(所收即所发)。
6.256个可编程信道（20M频段）在同一个频段可以按照用户200KHz间隔频点则可以提供至少256个信道，满足用户多种通信组合方式。
7.可调节数据缓冲区目前一次连续发的数据或字符串长度不要大于30字节，也就是说如果数据长度大于30， 则需要分开发送 。
两次间隔至少30 ms。
二. CC1100-232数传模块的使用方法CC1100-232无线模块提供TTL电平接口，可以直接连接串口设备。
如需连接PC（如需要调试底层软件，或通过PC远程控制终 端设备），需要加TTL转RS232或者TTL转USB的电平转换板 。
本 店有两种转接板，可咨询客服购买。
1.模块供电：CC1100-232 模块使用直流电源，宽电源输入设计，工作电压+2.7V~+5.5V。
根据用户的需要，可以与其它设备共用电源，但 请选择纹波系数较好的电源，纹波峰值小于200mV。
如果有条件 话，可采用稳压片单独供电。
建议最好不要使用开关电源，如果 必须使用开关电源，请注意开关脉冲对无线模块的干扰（瞬间脉 冲高压可能对模块造成永久损坏）。
CM-WIFI模块用户手册深圳市顾美科技有限公司V6.1版目录1、硬件说明 (1)1-1.模块型号及外观.......................................................................................................................................................................................11-2.指示灯.......................................................................................................................................................................................................11-3.参数及天线...............................................................................................................................................................................................21-4.主要应用领域...........................................................................................................................................................................................22、设置及使用指南.. (3)2-1.Web 管理页面介绍....................................................................................................................................................................................32-2.打开管理网页...........................................................................................................................................................................................32-3.快速联网设置...........................................................................................................................................................................................42-4.系统信息页面...........................................................................................................................................................................................52-5.STA 设置页面............................................................................................................................................................................................62-6.AP 设置页面..............................................................................................................................................................................................82-7.网络设置页面.........................................................................................................................................................................................102-8.串口设置页面.........................................................................................................................................................................................102-9.其他设置页面.........................................................................................................................................................................................112-10.账号管理页面.......................................................................................................................................................................................122-11.固件升级页面.......................................................................................................................................................................................132-12.重启页面...............................................................................................................................................................................................132-13.恢复页面...............................................................................................................................................................................................143、应用案例 (15)3-1.STA 接口连接调试.................................................................................................................................................................................153-2.AP 接口连接调试...................................................................................................................................................................................184、虚拟串口 (22)4-1.虚拟串口软件参数.................................................................................................................................................................................224-2.虚拟串口软件使用---STA 接口连接调试设置....................................................................................................................................22CM-WIFI 模块用户手册CM-WIFI 模块是深圳市顾美科技有限公司开发生产的一款体积小巧功能强大的一体化的802.11b/g/n WIFI 的低功耗解决方案。
CC1110无线部分中文参考手册版本:V1.002009年3月23日·andyla·ZigBee&IAR学习小组无线CC1110Fx/CC1111Fx的简化结构图如上Figure47.低中频(10w-IF)接收是CC1110的特性之一。
CC1110'收到的RF信号被低噪声放大器(LNA)放大，并且将收到的同相信号和正交相位信号(1/Q)降频转换为中频(IF)信号。
过滤掉残余在中频(2MHz)信号中的1/Q信号后，放大中频信号。
在中频信号中通过ADC数字化、自动增益控制，以及精细信道的过滤、解调字节和包同步(byte synchronization)等，所有这些都通过数字逻辑完成。
CC1110的发射端基于RF频率直接合成。
频率合成器包括一套完整的片上电感器电容器(LC)、电压控制振荡器(VCO)和一个90度移相器，用来产生同相信号、正交相位信号(I/Q)和本地振荡器(LO)信号给接收端的降频合成器。
26M的晶振作为频率合成器产生参考频率，同时为ADC和数字部分提供时钟脉冲。
一个特殊寄存器作为CPU访问的数据缓冲区。
配置和状态寄存器统一映射到外部XDATA区的寄存器进行访问。
数字基频包括频带配置支持，数据包处理和数据缓冲。
一个片上电压管理器用来调节传递1.8V的供电电压.15．1CPU使用了一系列选通命令来控制CC1110的无线操作。
选通命令可以看成是单字节指令，每条命令用来控制某个无线模块的功能。
这些命令可以实现使能频率合成器、使能接收模式、使能发送模式，以及其他功能。
图33简化状态表及典型用法和电流消耗上图33中展示了一个简化状态表及典型用法和电流消耗。
该表表明了在选通控制命令下的状态转换。
想看完整的状态转换机图可参考15.12节图中命令简介：FSTXON：快速TX准备TX_OFF_MODE:发送完数据时下一步选择做什么RX_OFF_MODE:接收到数据后下一步选择做什么选通命令通过写RFST寄存器发出。
CC1101无线模块使用说明书目录1.功能介绍 (2)2.引脚说明 (3)3.通信协议 (4)4.指令集 (5)4.1.芯片状态字节 (5)4.2配置寄存器 (6)5.操作函数 (8)5.1. 操作步骤 (8)5.2.函数 (9)1）读写一个字节 (9)2）写命令 (9)4）读取配置 (10)5）写入一串数据 (10)6）读取一串数据 (10)7）发送一组数据 (11)8）接收一组数据 (11)9）初始化配置 (12)10）设置接收模式 (13)11）设置发送模式 (13)1.功能介绍1.1.射.(RF.性能:1）采用 TI 最新的 CC110L 无线射频芯片, 软件完全兼容 CC1100, CC1101, 相比于前两者, CC110L 芯片更专注核心部分, 因此更稳定2）接收灵敏度低至−116 dBm（在 1 kbps 数据速率下,典型状态下-110dBm）3）可编程数据速率: 范围 0.6 至 600 kbps（推荐 2.4kbps--500kbps）4）工作于 433 MHz 免费 ISM 频段（387-464MHz, 推荐中心频点 430-436MHz）5）调制方式: 支持 2-FSK、4-FSK、GFSK 和 OOK（不支持 MSK 调制方式）1.2.数字特性:1）64 字节接收 (RX) 和发送 (TX) FIFO2）模块可软件设地址, 只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示), 可直接接各种单片机使用, 软件编程非常方便1.3.低功耗特性:1）睡眠模式电流消耗约 2uA2）最大发射功率: +10dBm, 最大发射电流 30mA, 持续接收电流约 16mA3）快速启动时间: 240 uS（从睡眠模式到接收 [RX] 模式或发送[TX]模式）4）快速切换: 模块在接收 [RX]和发射[TX]模式切换时间 < 1ms1.4.接口及传输特性:1）采用标准 2.54mm 间距双排针接口方式。
CC DebuggerUser's Guide(中文)Literature Number: SWRU197HSeptember 2010–Revised April 2014目录1简介 (3)1.1简单介绍 (3)1.2主要特点 (3)1.3适用范围 (4)1.4术语表 (4)2使用步骤 (5)2.1安装驱动 (5)2.2手动安装驱动8 2.3LED灯状态描述 (13)2.4复位键使用 (13)2.5支持的软件开发PC工具 (13)2.6连接CC D EBUGGER调试器到设备 (14)2.7CC D EBUGGER应用在IAR E MBEDDED W ORKBENCH FOR 8051 (16)2.8程序下载的软件：S MART RF F LASH P ROGRAMMER (20)2.9连接CC D EBUGGER和SOC抓包应用 (21)2.10协议分析仪：T I P ACKET S NIFFER (22)2.11连接CC D EBUGGER和无线传输芯片应用 (23)2.12信号强度的软件：S MART RF S TUDIO (25)2.13CC D EBUGGER固件下载/升级 (26)2.14自动更新固件通过S MART RF S TUDIO (27)2.15自动更新固件通过S MART RF F LASH P ROGRAMMER (29)2.16强制进入到固件新模式 (30)3参考文献 (32)4问题汇总及解决方法 (33)4.1CC-D EBUGGER仿真器和S MART RF04EB仿真器的区别 (33)4.2焦点问题3：CC-D EBUGGER无法识别目标芯片？ (34)4.1焦点问题4：如何安装驱动，支持64位系统吗？ (35)1简介1.1 简单介绍CC Debugger是TI公司出品的一款增强型的仿真器/下载器。
提供更完善的硬件保护，更人性化的操作界面。
CC Debugger支持TI SmartRF Flash Programmer下载程序；支持TI SmartRF Studio测试和调试CCxxxx 系列器件；可与IAR Embedded Workbench for 8051编译开发环境实现无缝连接。
CC1110无线部分中文参考手册版本:V1.002009年3月23日·andyla·ZigBee&IAR学习小组无线CC1110Fx/CC1111Fx的简化结构图如上Figure47.低中频(10w-IF)接收是CC1110的特性之一。
CC1110'收到的RF信号被低噪声放大器(LNA)放大，并且将收到的同相信号和正交相位信号(1/Q)降频转换为中频(IF)信号。
过滤掉残余在中频(2MHz)信号中的1/Q信号后，放大中频信号。
在中频信号中通过ADC数字化、自动增益控制，以及精细信道的过滤、解调字节和包同步(byte synchronization)等，所有这些都通过数字逻辑完成。
CC1110的发射端基于RF频率直接合成。
频率合成器包括一套完整的片上电感器电容器(LC)、电压控制振荡器(VCO)和一个90度移相器，用来产生同相信号、正交相位信号(I/Q)和本地振荡器(LO)信号给接收端的降频合成器。
26M的晶振作为频率合成器产生参考频率，同时为ADC和数字部分提供时钟脉冲。
一个特殊寄存器作为CPU访问的数据缓冲区。
配置和状态寄存器统一映射到外部XDATA区的寄存器进行访问。
数字基频包括频带配置支持，数据包处理和数据缓冲。
一个片上电压管理器用来调节传递1.8V的供电电压.15．1CPU使用了一系列选通命令来控制CC1110的无线操作。
选通命令可以看成是单字节指令，每条命令用来控制某个无线模块的功能。
这些命令可以实现使能频率合成器、使能接收模式、使能发送模式，以及其他功能。
图33简化状态表及典型用法和电流消耗上图33中展示了一个简化状态表及典型用法和电流消耗。
该表表明了在选通控制命令下的状态转换。
想看完整的状态转换机图可参考15.12节图中命令简介：FSTXON：快速TX准备TX_OFF_MODE:发送完数据时下一步选择做什么RX_OFF_MODE:接收到数据后下一步选择做什么选通命令通过写RFST寄存器发出。
所有的选通命令列入表42中表42：选通命令15.2无线寄存器对无线操作是通过配置一系列的射频寄存器完成的。
这些RF寄存器映射到了外部的XDATA 存储器中。
除了RF 射频寄存器外，RF也提供无线模块的状态信息。
RF 寄存器的控制/状态位的详细信息参见后面几小节的描述RFST 寄存器值选通命令名称说明0X00SFSTXON 当从IDLE 到RX 或TX （或SFSTXON ）时，打开和校准频率合成器。
(ifMCSM0.FS_AUTOCAL=1选择自动校准).如果是在RX 或TX 状态下发出命令则会强制RADIO 进入等待状态，此时只有频率合成器在运行（用于快速RX/TX转换）0X01SCAL 校准频率合成器并关掉它（打开快速启动）0X02SRX 进入RX ，若是从IDLE 进入且选择自动校准(MCSM0.FS_AUTOCAL=1)先校准进行频率校准0X03STX 若在IDLE 状态，则进入TX ，若(MCSM0.FS_AUTOCAL=1)则先进行频率校准如果在RX 状态且空闲信息评估打开，若此时信道已清除则仅进入TX0X04SIDLE 退出RX/TX ，关掉频率合成器0X05SAFC 执行自动频率偏移补偿（AFC ）修正频率合成器所有其他SNOP 无操作15.3中断无线模块具有两个中断向量：RFTXRX中断(中断0)和RF中断(中断12)。
其功能如下：·RFTXRX：接收准备好/发送完成。
TXFIFO下溢出(TXFIFO空)、RXFIFO上溢出(RXFIFO满)；·RF：所有其他RF中断由RFIF中断标志给出。
（其他普通的6路中断）注意：这些RF中断均由上升沿触发。
比如说SFD的状态标志从0变为1时产生一个中断。
RF中断也可以用来触发计数器1。
15.3.1两个主要的中断控制SFR寄存器用于使能RF和RFERR中断：●RFTXRX：IENO.RFERRIE；●RF：IEN2.RFIE。
两个主要的中断标志用来保持RF和RFTXRX中断标志：●RFTXRX：TCON.TXRX；●RF：S1CON.RFIF(CPU可检测的)RF中断与6路不同的无线源有关。
两个SFR寄存器(即RFIF和RFIM)用于分别设置6路RFIF无线中断标志及其中断使能。
它们是RFIF和RFIMSFR寄存器中的中断标志RFIF表示每个RF中断向量的中断源所对应的状态。
RFIM中的中断使能位用来屏蔽禁止各RF中断向量的中断源。
注意：RFIM屏蔽中断源并不影响RFIF寄存器状态的更新。
中断标志和中断屏蔽详见下表RFIF（0X90）RF Iterrupt Flags位名字复位值读/写说明（0无中断置位）7：6-未用00R00：无中断未决/1中断未决5IRQ_TIMEOUT/接收超时0R/W00：无中断未决/1中断未决0R/W00：无中断未决/1中断未决4IRQ_DONE/包接收/发送完成(上下溢检测)3IRQ_CS/载波检测0R/W00：无中断未决/1中断未决2IRQ_PQT/前导（前同步码）0R/W00：无中断未决/1中断未决0R/W00：无中断未决/1中断未决1IRQ_CCA/空闲(清除)信道评估0R/W00：无中断未决/1中断未决0IRQ_SFD/帧首定界符，同步字检测由于在RFIM 中个别中断屏蔽位的使用，加上用于IEN2.RFIE 所给的RF 中断的主要中断屏蔽，这就使得这个中断屏蔽有两层，特别要注意的是处理下面描述的这类中断。
为了清楚RF 中断，SICON.RFIF 和RFIF 中的中断标志需要清0，代码如下：MOV RFIF ，#00h ；清0所有中断标志.MOV SICON #00h ；清0总的中断标志MOV RFIM ，RFIM ；设置中断屏蔽注意：SICON 在RFIF 之后清0，否则S1CON 。
RFIF 可能由于同一个中断而再次置位。
RFIM（0X91）RF Iterrupt Mask15.4TX/RX 数据传送无线模块的数据收发是通过寄存器RF 完成的。
当向RF 寄存器写入数据后就进行发送，同理，当从接收到数据后再从RF 寄存器中读取数据。
在收发的时候需要在内存中使用一个FIFO 的数据结构来执行数据TX/RX 的FIFO 。
所以在绝大多数实际应用中，推荐使用存储器直接存取(DMA)在存储器和芜线模块之间传送数据，前面的13.2小节中已介绍过如何安装和使用DMA 传送。
下面介绍一个小的例子来说明写TX数据，它没有使用DMA但说明了某些基本原理。
例：位名字复位值读/写说明（0无中断置位）7：6-未用00R00：无中禁止/1：中断使能5IRQ_TIMEOUT /接收超时0R/W00：无中禁止/1：中断使能4IRQ_DONE /包接收/发送完成(上下溢检测)0R/W00：无中禁止/1：中断使能3IRQ_CS /载波检测0R/W00：无中禁止/1：中断使能2IRQ_PQT /前导（前同步码）0R/W00：无中禁止/1：中断使能1IRQ_CCA /空闲(清除)信道评估0R/W00：无中禁止/1：中断使能0IRQ_SFD /帧首定界符，同步字检测0R/W00：无中禁止/1：中断使能15.5数据率设计传输时数据率被使用，或接收时数据率被期望，由MDMCFG3.DRATE_M和MDMCFG4.DRATE_E配置寄存器控制。
数据率由下式算得。
如下式所示，控制的数据率由晶体频率决定。
下面的方法能用来找到对应于给定数据率的合适的值若DRATE_M靠近其最近的寄存器而且接近256，则增加DRATE_E，使DRATE_M为0。
数据率可以设计为从12kbps到500kbps最小的步长如下图表：15.6接收信道滤波带宽为了满足不同信道宽度要求，使接收器信道滤波装置可编程控制。
MDMCFG4.CHANBW_E 和MDMCFG4.CHANBW_M配置寄存器控制接收器信道滤波带宽。
接收器信道滤波带宽与晶体振荡器频率有关。
下式给出了寄存器设置和信道滤波带宽之间的关系：CC1110支持的信道滤波带宽如下表所示：在300kHz之上，灵敏度和模块化性能会稍微降低。
为得到最高性能，信道滤波带宽应该选择为：信号带宽最多占80%信道滤波带宽。
取决于晶体精确度的信道中心容差也应该从信号带宽中减去。
如下例子作出了诠释：设置信道滤波带宽为500kHz，信号应该处于500kHz的80%之内，即400kHz。
假设发送装置和接收装置均为频率为915MHz，正负20ppm频率波动，总的频率波动为915MHz的正负40ppm，即正负37kHz。
如果整个发送信号带宽将在400kHz内被接收，那么发送信号带宽应该为400kHz-2×37kHz的最大值，即326kHz（ppm:频率稳定度：百万分之一）15.7解调器，符号同步装置和数据决定CC1110包含一个高级和高度可配置的解调器。
信道滤波和频率偏移补偿以数字方式工作。
为产生RSSI等级（更多信息见15.10.2节），信道中的信号等级被评估。
为得到增强的性能，数据滤波也包含其中以增强效果。
15.7.1频率偏移补偿使用2-FSK、GFSK或MSK调制器时，通过评估接收数据的中心区，在某种限制内解调器将对发送器和接收器频率间产生的偏移进行补偿。
这个值在FREQEST状态寄存器中可得到。
通过发布自动频率偏移补偿（SAFC）命令滤波，测量得到的偏移、FREQEST.FREQOFF_EST 能自动地用来调制在频率合成器中控制的频率偏移。
这将会增加对FSCTRL0.FREQOFF中值的电流RX频率偏移估计。
FSCTRL0.FREQOFF中的值用来调制合成器频率。
因此，当使用自动频率偏移补偿（SAFC）命令滤波时，频率偏移将在RX和TX中得到补偿。
为了避免对不通过RF信道中的有效信号进行测量的频率偏移进行的补偿，当在RX中发布自动频率偏移补偿（SAFC）滤波和侦测到一个同步词汇时，FREQEST.FREQOFF_EST被复制到一个内部寄存器中。
如果SAFC在RX中发布，在离开RX后这个内部值被加到FSCTRL0.FREQOFF上。
不在RX中发布SAFC将会立即把这个内部值加到FSCTRL0.FREQOFF 上。
因此，SAFC命令滤波应该在当前接收到一个数据包，或在RX状态之外时发布。
注意，ASK或OOK调制不支持频率偏移补偿。
15.7.2位同步位同步运算法则从到来的符号中提取时钟。
此法则要求期望数据率如15.5节中描述的那样进行配置。
为调整到来的符号率的错误，再次同步持续地执行。
15.7.2字节同步通过一个持续的同步词汇搜索来完成字节同步。
同步词汇是一个16或32位可配置区域，在数据包起始时在发送模式下由调制器自动插入。
