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单片射频收发器nRF905的原理与应用

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单片射频收发器nRF905的原理与应用 载乏�洲�呱 学习与交流 单片射频收发器 � � �� � � 的原理与应用 � 孙 鹏 �吕��,�只写� 鑫产月�拐,��闪��绘�口��价净��四�出,�目��份��,叫�的罗��入��望�口一���,�口����,���的的,�曰�份, 翼圈馨叠 � �种� � 是挪威 � � �� �。 � 巧� 公司推出的单片射频收发器芯 片 , 工作电压为 � � 一 �� � � , 犯 只 引脚 、��� 封装 �� � �� �, 工作于 � ��� � �� �� ! � 的三个 ��� �工 业...

单片射频收发器nRF905的原理与应用
载乏�洲�呱 学习与交流 单片射频收发器 � � �� � � 的原理与应用 � 孙 鹏 �吕��,�只写� 鑫产月�拐,��闪��绘�口��价净��四�出,�目��份��,叫�的罗��入��望�口一���,�口����,���的的,�曰�份, 翼圈馨叠 � �种� � 是挪威 � � �� �。 � 巧� 公司推出的单片射频收发器芯 片 , 工作电压为 � � 一 �� � � , 犯 只 引脚 、��� 封装 �� � �� �, 工作于 � ��� � �� �� ! � 的三个 ��� �工 业 、科学和医学 ,可以免费使用�频 道 , 频道之间的转换时间小于 � � 卜 � � � �卯�� 由频率合成器 、 接收解调器 、功率放大器 、晶体振 荡器和调制器等组成 , 不需外加 声 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 滤波器 。 �� �� ��� �� ��� 工作 模式 , 自动处理字头和 �� �循环 冗余码校验�, 使用 ��� 接口与微 控制器通信 , 配置非常方便 。 此 外 ,功耗非常低 , 以 一 �� � �� 的输 出功率发射 时 , 其 电流 只有 ��� � ,工作于接收模式时的电流 为 �� �� ! , 内建空闲模式与掉电 模式 , 易于实现节能 。 � ��� �� 适 用于无线数据通信 、 无线报警及 安全系统 、无线开锁 、无线监测 、 家庭自动化和玩具等诸多领域 。 本文将详细介绍 � �种�� 芯 片的功能结构及其与 �� 单片机 的接口和应用 。 日〔�� � �� 、 门� �灯��� 吕以 � �� � �阴 � �� � 匡亘习压巫� 匾 目勺和吐 �袱 �既 ��� �翩 �冲 �� � �� � ��〔��� 叨 ��� 阴 �� 〕 陈 �� � �日� 筑 ��〕 渭⋯一 图 , � � �� �� 内部结构 � � 管脚功能 � � �� � � 为 犯脚 ��� 封装 , 其管脚的定义与功能如表 � 所示 。 表 , � � � ��� � 管脚定义与功能 一 、 � �� � � 结构与功能 � �芯片结构 � �种� � 的详细结构如 图 � 所示 ,其片内集成了电源管理 、晶 体振荡器 、低噪声放大器 、频率合 成器以及功率放大器等模块 , 曼 彻斯特编码 � 解码由片内硬件完 成 , 无需用户对数据进行曼彻斯 特编码 ,因此使用非常方便 。 引引脚脚 名称称 方向向 说明明 ����� �� !∀∀∀ #∃∃∃ 使 � � � 勺� � 工作于接收或发送状态态 ����� �� � � � ��� 工作状态选择择 ����� ��� ���� 输出时钟钟 ����� � ��� 载波检测测 ����� ���� ��� 地址匹配配 ����� � !!! 数据准备就绪绪 ������ �� ���� ��� ��� 数据输出出 ��� ��� �� !!! !!! ��� 数据输人人 ������ ����� ��� ��� 时钟钟 ������ ����� ��� ��� 片选 , 低有效效 ������ � � 晶振输人引脚脚 ������ � ���� ��� 晶振输出引脚脚 ������ ! � �� ���� ��� 电源输出 , 给功放提供 � � � � 电压压 ��� � , � ��� � ! ∀ ������ 天线接口 ����� ��� ��� � � ��� ��� 参考输人人 ��� ��� � � � � � ����� 低电压正数字输出出 ��� ��� ! ∀��� ��� �� �发送模式 � �� �接收模式式 ��� , � � , � ��� � 电源正端端 ��� , � , �� , � � ,� � , �� , �� 一� ��� ������ 电源地地 �侧拍 年, � 翔 电子翻作 · �� � 学习与交流 � � 工作模式 � � �� �� 有两种工作模式和 两种节能模式 。 两种工作模式分 别 是 ���� � �� � 接 收模 式 和 ��� �� �� �� 发送模式 。 两种节能 模式分别是掉电��� � �� �� �模 式和待机���� �� ��模式 。 在节能 模式下 , 可 以进行 ��� 编程 。 � �卯� � 的工作模式由 ��及�� 、 �� �� � � 和 ����� �� 三个引脚决 定 ,如表 � 所示 。 表 � � � � !� 的工作模式 ��� 节能模式 � �即� � 的节能模式包括掉电模式和待机模式 。 在掉电模式下 , � �卯�� 的工作电流最小 ,一般为 �� 林� 。 进入掉电模式后 , � �卯�� 保持配置字中的 内容 ,但不会接收或发送任何数据 。 待机模式有利于减小工作电流 ,从待机模式到发送模式或接收模式的启 动时间也比较短。 在待机模式下 , � � � � � 内部的部分晶体振荡器处于工作状 态。 � �”�� 在待机模式下的工作电流 ,跟外部晶体振荡器的频率有关 。 二 、器件配置 � � ��� ��� 的 �� �接口 ��� 通过 ��� 总线配置 � � �� �� 的内部寄存器和收发数据 。 � �四�� 的 �� �总线包括 � 个引脚 � ��� ���� 使能�、������ �时钟�、���� �主人从出数据�和 ���� � �� ���� � ! ∀### ∃, � � 工作模式式 ����� ��� ��� 掉电和 ��� 编程程 ����� ��� ��� 待机和 ��� 编程程 ����� ��� ��� ���� �� ��� �接收模式式 ����� ��� ��� ���� �� ��� �发送模式式 ��� ��主出从人数据�等 。 这里 � �卯�� 为从机 ,其 ��� 的时钟范围很 宽 , 可以从 � � � 一 �� �� � , 因此 ��� 在写控制程序时不必苛求时 间的准确度。 � �四�� 所有的配置字 ,都是通过 ��� 接口编程的。 ��� 接口的工作方式可通过 ��� 指令进行设置 , 只有 � �卯�� 处于掉电 模式或待机模式时 , ��� 接 口才保持在工作状态 。 �� �� � ! ∀# ∃%& ∋模式 与射频数据包有关的高速信 号处理都在 nR四05 片内进行 , 数据速率由微控制器配置的 SPI 接口决定。 数据在微控制器中低 速处理 , 但在 nR种05 中高速发 送 。因此中间有很长的时间空闲 , 这很有利于节能 。 由于 nR卯05 工作于 Sha ck B urst 模式 , 因此使 用低速的微控制器也能得到很高 的射频数据发射速率 。 在 Sh oc k Bu rst 接收模式下 , 当一个包含正 确地址和数据的数据包被接收到 后 , 地址匹配(A 峋和数据准备好 (D R) 两引脚通知微控制器似CU) 。 在 sh oc k B urs t 发送模 式 下 , n RF 9 0 5 自动产生字头和 C R C 校 验码 。 当发送过程完成后 , D R 引 脚通知微处理器数据发射完毕 。 n R F9 05 传输数据时为非实 时方式 , 即发送端发出数据 , 接收 端收到后先暂存于芯片存储器 内 , M C U 可以在需要时再到芯片 中去取用 。 n R F 9 0 5 一次的数据传 输量最多为 32 字节。 2 . S PI 操作指令 SPI 总线的每次操作都必须在使能引脚 CSN 的下降沿开始 , C S N 低电平 有效 , 总线上的数据在时钟的上升沿有效 。 M C U 对 SPI 总线的操作有两种方 式 :读和写 。 在进行读操作时 ,先把 CSN 置低 ,然后在 M O sl 数据线上输出一 个表示读命令的字节 , 与此同时 , n R F9 05 会在 M IS O 数据线上输出一字节表 示状态信息的数据 ,随后输出一地址字节 ,后面跟随有效数据。 在进行写操作 时比较简单 , M C U 先把 C SN 拉低 , 然后在 M Osl 线上输出写命令字节和数据 字节即可 。 n R F 9() 5 的 SPI操作指令共 8条 ,如表 3 所示 。 表3 SPI 操作指令 指指令名称称 指令格式式 操作作 ttt CONF IG (毗))) 0000, A A A AAA 写配置寄存器爪A八A 指明起始字节节 RRR CONF IG (RC))) 0001, A A A AAA 读配置寄存器 , A A 人A 指明起始字节节 WWW TX PA YLOADDD 0010 , 0 0 0 000 写发送数据:1“3 2 字节 , 写操作全部从字节 0 开始始 (((WTP))))))) RRR TX PAYLOADDD 0010, 0 0 0 111 读发送数据:1、32 字节 , 读操作全部从字节 0 开始始 (((RTP))))))) WWW TX AD DRE SSSS 0010, 0 0 1 000 写发送地址:1飞字节 , 写操作全部从字节 。开始始 (((WT A))))))) RRR TX ADDRESSSS 0010 , 0 0 1 111 读发送地址:1飞字节 , 读操作全部从字节 O开始始 (((RTA))))))) RRR RX PAYLOADDD 0010, 0 1 0 000 读接收数据:1、 3 2 字节 , 读操作全部从字节 O 开始始 (((RRP ))))))) CCCHANNEL CO哪IGGG 1000 , p P h eee 快速设置配置寄存器中CH 一q HF REQ _PLL 和 PA-- PWR 命命 (((CC))) CCCC, C C C CCC 令。 C H N O = e , e e e e , e e e e ; HF RE Q 一LL=h;PA一WR 二p ppp 6 4 · 电子翻作 2以阳 年幼 2 翔 ⋯:.:A:汉‘筑暴学习与交叫3.sPI接 口寄存器 SPI 接口由状态寄存器 、射频 配置寄存器 、发送地址寄存器 、发 送数据寄存器和接收数据寄存器 等 5个寄存器组成。 ( l) 状态寄存器 表 4 状态寄存器 轰曝书羽黯王嚼状态寄存器为 1字节 , 包含 数据就绪状态信息 DR 和地址匹 配状态信息 A M , 为只读寄存器 , 其中只使用了第 7 和第 5位 , 其 他位均保留 ,如表 4 所示 。具体功 能为: DR :数据就绪标志 。 在接收 模式时 ,被置 ,’l ”表明一个有效的 数据包 已经存在 于接收寄存器 中 ,数据包可以在接收模式 、待机 模式或掉电模式下被读出 , 数据 读出后 , D R 和 A M 变为 0; 在发 送模式下 , 一个完整的数据包发 送结束时 , D R 置 ,’l ” 。 A M : 地址匹配信号 ,工作于 接收模式时 , 引人数据包的地址 与器件自身地址相同时 , A M 引 脚置高 。 ( 2) 射频配置寄存器 如表 5所示 , 射频配置寄存 器共 ro 字节 , 包含收发器的频 率 、输出功率 、接收地址等配置信 息 。 ( 3) 发送地址寄存器 最大 4 字节 , 包含目标器件 的地址 , 具体地址长度由配置寄 存器设置。 ( 4) 发送数据寄存器 最大 32 字节 , 为待发送的数 据包信息 , 字节长度由配置寄存 器设置 。 ( 5 )接收数据寄存器 最大 32 字节 , 为接收到的有 表 5 RF 配里寄存器 参参数数 位宽宽 说明明 CCC H N OOO 999 同 HFREQeeP比 一起设置中心频率(默认值 =00 1101 100 )FRF 二二 (((((((42 2 · 4 + C H es N O 八0) * (1+ H F R E Q es P L L) M 比比HHH FR五Q es P UUU lll 设置 PLL模式:=0 :433 M 频段;=l :868 /9 巧M 频段;默认值为 000 以以 PW RRR 222 输出功率:二的:一 1 0d B m ; =() l :一Z d B m ; = 1 0 什侧Bm ;二1 1 : l l d B m ::: 默默默默认为ooooRRRX esREDsePW RRR lll =0 :正常模式;=l :降低接收模式电流至 1.6 nlA , 灵敏度降低 。 默默 认认认认值为OOO AAA tjT《)es R E T R A NNN l ,, 重发数据 , 若竹以-C E 二T X - E N =1 。 刃:不重发数据;=l :重发数数 据据据据包 。 默认值为。。 RRR X A W FFF 333 B X 地址宽度(默认 100 ):二00 1 : 1 字节;习 oo :4 字节。。 TTT X A W FFF 333 TX 地址宽度(默认 100 )二二以〕1 :1字节;=l oo :4 字节。。 RRR X ee P WWW 666 Rx 有效数据宽度(默认 l创洲】】))月】x刀)1一 l以x x洲x ) :1 一犯字节。。 TTT X 一P WWW 666 Tx 有效数据宽度(默认 10(洲X)):(以洲刃1一 1创X 又XX ) :1 一32 字节。。 RRR X se A D D R E S SSS 3 222 Rx 地址 , 使用字节数依赖于 R X 一 A W F , 默认值 二E 7 E 7 E 7 E 7 HHH UUU P-- C L K ~ F R E QQQ 222 输 出 时 钟 频 率 :二的:4M Hz;= 01 :ZM HZ ;=ro :IM HZ ;= 11::: 5555555(X) K HZ ;默认 二 1111 UUU P C L K E NNN lll 输出时钟使能:=0 :没有外部时钟;=l :外部时钟信号使能。 默认认 为为为为 111XXX OFFF 333 晶体振荡频率 , 必须与外部晶体一致 :以幻:4 M Hz ;00 1 :S M Hz ;;; 0000000 10 : 12 M H : ;0 1 1 : 16 M H z ; l(X) :2 0 M H z ;默认 二 l (X))) CCC R C se E NNN lll C R C 校验允许 :=0 :禁止;=l :允许 。 默认为 111 CCCR C M ODEEE lll CR C模式:二O : 8 位;=l :16 位 。 默认为 111 效数据 ,字节长度由配置寄存器设置。 三 、 n R F 9 0 5 工作干 5 1单片机的接口 1. 接口 电路 nR Fg OS在使用中 , 根据不同需要 , 其电路不尽相同 , 图 2 是笔者在某项 目中使用的电路 , M C U 采用宏晶公司的 STC1 2LV541 0A D ,为 3. 3V 供电 ,其内 部自带 SPI 接 口 , 与 nR F905 接 口比较方便 。 天线部分使用 50 fl 的单端天线 。 根据 nR砂05 芯片手册 ,在电路板设计中 ,也可以使用微带环形天线 , 把天线 布在 PCB 板上 ,这可减小系统的体积 。 2 . 软件设计 nR 珍05 通过 SPI 接 口和 M C U 进行数据传送 ,在配合几个简单控制信号 , 即可完成可靠的数据收发 , 软件设计主要有三部分: (l)初始化 nR F9 05 的初始化主要是对其配置寄存器进行设置 , 包括工作频段 、输出 功率 、自动重发 、接收地址等设置 。 对应 R F 配置寄存器内容 ,根据使用需要 , 将控制字传送给 nR卯05 即可 。 ( 2 )发送 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 典型的 nR砂05 发送流程分以下几步: A .当 M CU 有数据要发送时 , 通过 SPI 接 口 ,把 目标地址和待发数据传送 给 nR四05 。 S PI 接口的速率在通信 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 和器件配置时确定 。 2 以拍 年, 2 翔 电子. 作 · 66 微 控 制 器 TR X _CE 和 TXesE N 引脚置高 , 激活 n刊四05 的 Shoc k Burs t发送模式。 C. n R 碑05 的 sh oc k B urst 发 送。 * 无线系统自动上电; * 数据打包 (加前导码和 CR C 校验码); * 发送数据包 ;* 当数据发送完成 , D R 引脚 被置高; D .如 果 A U T几RETR A N 被 置高 , n R 卯05 不断重发 , 直到 跟X-- CE 被置低。 E .当TR X weCE被置低, n R F 9 0 5 发送过程完成 , 自动进人待机模 式 。 注 意 :Shoc kB urs t 工作模式 保证 , 一旦发送数据的过程开始 , 无论 T R X weC E 和 Tx --E N 引脚 如何变化 , 发送过程都会被处理 完。 只有在前一个数据 包被发送 完毕 , n R F 9 05 才能接受下一个发送数据包。 ( 3 )接收流程 A. 设置 T RX-- CE 为高 、以-EN 为低 , 使得 nR碑05 进人 Sh oc k BuI’st 接收 模式 。 B. 65 0u s 后 , n R ”05 不断监测空中信息 ,等待接收数据 。 C .当 nR卯05 检测到同一频段的载波时 ,载波检测(CD )引脚被置高 。 D .当接收到有效地址时 , A M 被置高。 E .当接收到有效数据包(CR C 校验正确 )时 , n R 四05 自动移去前导码 、地 址和 C R C 校验位 ,然后把 D R 置高 。 F. M C U 把跟友CE 置低 , n R F9 0 5 进人待机模式 。 G. M C U 可以通过 SPI 口 , 以一定的速率把数据读出。 H .当所有的数据读出完毕 , n R 种05 把 D R 和 A M 置低 。 L n R 四05 此时可以进人接收模式 、发送模式或掉电模式 。 如果在接收数据包过程中 , T R X es C E 或以一E N 的状态发生改变 , n R I 习0 5 立即改变工作模式 ,并且数据包丢失。 当 M CU 感知到 AM 信号之后 , 就知道 nR种05正在接收数据包 , 可以决定是让 nR种05 继续接收该数据包等待 DR 信号 ,还是进人另一个工作模式 。 四 、结束语nR砂05 接口简单 ,操作方便 , 且功耗非常低 ,收发可靠 ,使用灵活 ,在工 业控制 、消费电子等各个领域都具有广阔的应用前景 。 . . 卿伽卿68P 卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜卜」一一 留留留 图图 乳乳 出出出出出出出 夔夔夔夔夔夔夔夔夔鑫塑岁多 ; 篓参参参参 月月月月月月月月月月月月月月月月月R「 f明旧 222 · T Rx 一C E V SSSS 2 333 内内.2 丫佣佣佣佣佣佣佣佣佣佣 .p翻~即 uZ I只〔FFFFFFF PPP2.3 P2 .11111 + 3.3V 333 .upa- K 朋F90 5 v ssss 2222RRRST P 2.0/ PC 八22222 。r。卜诬诬CD VD几P^^^^^^^RRRxD/P3.0 P1 7/S口JJJJJ 33P 下广今今佩 V的 ... 2 111TTTxD/3.1 Pl.6/抽tSOOOOO 目R 「 G D 件件 梦鑫奚诱舀甄鬓垫垫垫垫XXXT处2 P l.5/即S卜卜卜卜卜 2 000 XXX T从1 Pl_4/55555555555555IIINT0/ P3 2 P 1 3从DC333333333 1999 IIINT I/P3 3 P 1 2 /胡C ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ印印 }/T 0/ P3.4 P l l/八加11111 翻盯 月 77777 1888 闭闭八1/T 1 ,,P 3 5 P I .0 /幼阅阅阅阅阅阅阅阅阅阅阅阅阅ppp以3/p2.4 p3 7 /PC 0^0000 目R「 DR SSSSS ppp Z 5 P2 777777777777777777777 GGG 月0 p 2 . 6666666 ___ 日日 翻翻翻jjjjj 图 2 nR Fg O S 应用电路 66 · 电子翻作 200 8年, 2 翔
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