nRF905同样是NORDIC出品的无线数传模块,不同之处是它工作于433MHz频段。最大发射功率+10dBm,GFSK调制模式,仅支持50kbps通讯速率,最大数据包长度32-Byte,内置CRC校验。关于nRF905的更多信息在我的其它文章中有详细的介绍。
测试nRF905时选用444.0MHz的工作频率,设置发射功率为+10dBm(10mW),开启CRC校验,设置数据包长度为32-Byte。
nRF905通讯距离的测试结果与nRF2401A和nRF24L01+相似,距离500米通讯稳定(丢包率不足1%)。到700米时出现严重的丢包。同时在测试中发现,nRF905所采用的433MHz胶棒天线具有较强的方向性,在接近极限距离时尤为明显。如想在远距离通讯中获得更好的稳定性,建议换用高增益的定向天线。或者请关注下面对于CC1101的测试 =)。
2.4 CC1101(S004)
CC1101是工作于433MHz的无线数传模块,相较于nRF系列的无线数传芯片CC1101提供了更加丰富的功能。支持ASK、OOK、GFSK、2-FSK、4-FSK和MSK调制模式,支持通讯速率0.6kbps~500kbps,最高发射功率+10dBm。64-Byte的数据缓冲区,支持数据白化、支持前向交错及曼彻斯特编码。关于CC1101的更多信息在我的其它文章中有详细的介绍。
由于CC1101提供了接收信号强度指示(RSSI)功能所以在测试中可以使用RSSI的数值作为数据通讯质量评估的参考。
第一次测试使用433.0MHz工作频率,GFSK调制模式,发射功率+10dBm(10mW),通讯速率76.8kbps,每次传输64-Byte长度数据包,开启数据白化,为开启FEC和曼彻斯特编码,开启CRC校验功能。
在该测试条件下,距离400米时通讯稳定,此时RSSI数值显示为-95dBm。同时并未出现如nRF905测试中遇到的那种明显的方向性。
第二次测试修改通讯速率为1.2kbps,每次传输的数据长度减为12-Byte,其它设置保持不变。
在第二次测试中,距离800米时通讯稳定,RSSI数值为-95dBm。距离1000米时出现较强的方向性,RSSI值为-110dBm,此时已经接近极限距离。
3.测试总结
通过上面的测试再次验证了低功耗(10~1mW)无线数传模块的传输距离是可以达到500米的。
同时也需要注意带哪些影响通讯距离的因素:环境、天线、发射功率、通讯速率。
首先是环境因素。在进行通讯距离的测试时请注意环境对结果的影响。如果测试环境较复杂,有障碍物或墙壁遮挡时,会造成射频信号的反射、吸收和屏蔽,进而影响到通讯距离。也是在为什么在室内进行测试的结果会远远小于空旷室外的原因。
接下来是天线的选择。通常天线指标主要分为增益与方向性,增益主要影响射频信号接收部分,而方向性主要影响的是射频信号的发射部分。通常但一根天线的增益越高时,它的方向性就越差(如定向天线)。这个最好根据具体的需求进行选择。
然后是通讯速率。通常来说在其它条件不变的情况下通讯速率越高通讯距离就越短。在对nRF2401A与nRF24L01+的测试中,如果将通讯速率修改为1Mbps或2Mbps,将会大幅缩短通讯距离。在CC1101的测试中要达到1000米的通讯距离,需要将通讯速率降到1.2kbps或更低的0.6kbps,如果使用250kbps或500kbps的速率也会同样大幅缩短通讯距离。
关于CC1101的前向交错(FEC)和曼彻斯特编码。它们会增加数据在传输时的可靠性和出现错误编码时的纠错功能。但开启这两个功能的同时也会使通讯速率增加一倍,这也在一定程度上降低了接收灵敏度(速率越高接收灵敏度越低)。同时使用不同的调制模式对距离也会产生影响,建议在调试过程中多进行相关的测试。
最后是发射功率。增加发射功率会有效的增加通讯距离,这个大家应该都应该知道了。在对功耗没有要求的场合使用更大的发射功率会大大增加通讯距离,但在很多低功耗乃至电池供电的应用中是无法实现的。同时为了获得足够的通讯距离,不能只是一味的增大发射功率。同时还要注意上面提到的哪些相关因素,不然只会使大部分的功率白白做了无用功。