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1. 引言 nRF905是挪威Nordic VLSI公司推出的單片射頻收發(fā)器，工作電壓為1.9～3.6V，32引腳QFN封裝(5×5mm)，工作于433/868/915MHz三個(gè)ISM(工業(yè)、科學(xué)和醫學(xué))頻道，頻道之間的轉換時(shí)間小于650us。nRF905由頻率合成器、接收解調器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器組成，不需外加聲表濾波器， ShockBurstTM工作模式，自動(dòng)處理字頭和CRC(循環(huán)冗余碼校驗)，使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便。此外，其功耗非常低，以-10dBm的輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有11mA，工作于接收模式時(shí)的電流為12.5mA，內建空閑模式與關(guān)機模式，易于實(shí)現節能。nRF905適用于無(wú)線(xiàn)數據通信、無(wú)線(xiàn)報警及安全系統、無(wú)線(xiàn)開(kāi)鎖、無(wú)線(xiàn)監測、家庭自動(dòng)化和玩具等諸多領(lǐng)域。 2. 芯片結構、引腳介紹及工作模式 2.1芯片結構 nRF905片內集成了電源管理、晶體振蕩器、低噪聲放大器、頻率合成器功率放大器等模塊，曼徹斯特編碼/解碼由片內硬件完成，無(wú)需用戶(hù)對數據進(jìn)行曼徹斯特編碼，因此使用非常方便。nRF905的詳細結構如圖1所示。 2.2引腳介紹 表1：nRF905引腳 2.3工作模式 nRF905有兩種工作模式和兩種節能模式。兩種工作模式分別是ShockBurstTM接收模式和ShockBurstTM發(fā)送模式，兩種節能模式分別是關(guān)機模式和空閑模式。nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EN和PWR_UP三個(gè)引腳決定，詳見(jiàn)表2。 2.3.1ShockBurstTM模式 與射頻數據包有關(guān)的高速信號處理都在nRF905片內進(jìn)行，數據速率由微控制器配置的SPI接口決定，數據在微控制器中低速處理，但在nRF905中高速發(fā)送，因此中間有很長(cháng)時(shí)間的空閑，這很有利于節能。由于nRF905工作于ShockBurstTM模式，因此使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數據發(fā)射速率。在ShockBurstTM接收模式下，當一個(gè)包含正確地址和數據的數據包被接收到后，地址匹配(AM)和數據準備好(DR)兩引腳通知微控制器。在ShockBurstTM發(fā)送模式，nRF905自動(dòng)產(chǎn)生字頭和CRC校驗碼，當發(fā)送過(guò)程完成后，數據準備好引腳通知微處理器數據發(fā)射完畢。由以上分析可知，nRF905的ShockBurstTM收發(fā)模式有利于節約存儲器和微控制器資源，同時(shí)也減小了編寫(xiě)程序的時(shí)間。下面具體詳細分析nRF905的發(fā)送流程和接收流程。 2.3.1.1發(fā)送流程 典型的nRF905發(fā)送流程分以下幾步： A. 當微控制器有數據要發(fā)送時(shí)，通過(guò)SPI接口，按時(shí)序把接收機的地址和要發(fā)送的數據送傳給nRF905，SPI接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時(shí)確定； B. 微控制器置高TRX_CE和TX_EN，激發(fā)nRF905的ShockBurstTM發(fā)送模式； C. nRF905的ShockBurstTM發(fā)送： l 射頻寄存器自動(dòng)開(kāi)啟； l 數據打包(加字頭和CRC校驗碼)； l 發(fā)送數據包； l 當數據發(fā)送完成，數據準備好引腳被置高； D. AUTO_RETRAN被置高，nRF905不斷重發(fā)，直到TRX_CE被置低； E. 當TRX_CE被置低，nRF905發(fā)送過(guò)程完成，自動(dòng)進(jìn)入空閑模式。 ShockBurstTM工作模式保證，一旦發(fā)送數據的過(guò)程開(kāi)始，無(wú)論TRX_EN和TX_EN引腳是高或低，發(fā)送過(guò)程都會(huì )被處理完。只有在前一個(gè)數據包被發(fā)送完畢，nRF905才能接受下一個(gè)發(fā)送數據包。 2.3.1.2接收流程 A. 當TRX_CE為高、TX_EN為低時(shí)，nRF905進(jìn)入ShockBurstTM接收模式； B. 650us后，nRF905不斷監測，等待接收數據； C. 當nRF905檢測到同一頻段的載波時(shí)，載波檢測引腳被置高； D. 當接收到一個(gè)相匹配的地址，地址匹配引腳被置高； E. 當一個(gè)正確的數據包接收完畢，nRF905自動(dòng)移去字頭、地址和CRC校驗位，然后把數據準備好引腳置高 F. 微控制器把TRX_CE置低，nRF905進(jìn)入空閑模式； G. 微控制器通過(guò)SPI口，以一定的速率把數據移到微控制器內； H. 當所有的數據接收完畢，nRF905把數據準備好引腳和地址匹配引腳置低； I. nRF905此時(shí)可以進(jìn)入ShockBurstTM接收模式、ShockBurstTM發(fā)送模式或關(guān)機模式。 當正在接收一個(gè)數據包時(shí)，TRX_CE或TX_EN引腳的狀態(tài)發(fā)生改變，nRF905立即把其工作模式改變，數據包則丟失。當微處理器接到地址匹配引腳的信號之后，其就知道nRF905正在接收數據包，其可以決定是讓nRF905繼續接收該數據包還是進(jìn)入另一個(gè)工作模式。 2.3.2節能模式 nRF905的節能模式包括關(guān)機模式和節能模式。 在關(guān)機模式，nRF905的工作電流最小，一般為2.5uA。進(jìn)入關(guān)機模式后，nRF905保持配置字中的內容，但不會(huì )接收或發(fā)送任何數據。 空閑模式有利于減小工作電流，其從空閑模式到發(fā)送模式或接收模式的啟動(dòng)時(shí)間也比較短。在空閑模式下，nRF905內部的部分晶體振蕩器處于工作狀態(tài)。nRF905在空閑模式下的工作電流跟外部晶體振蕩器的頻率有關(guān)。 3. 器件配置 所有配置字都是通過(guò)SPI接口送給nRF905。SIP接口的工作方式可通過(guò)SPI指令進(jìn)行設置。當nRF905處于空閑模式或關(guān)機模式時(shí)，SPI接口可以保持在工作狀態(tài)。 3.1 SPI接口配置 SPI接口由狀態(tài)寄存器、射頻配置寄存器、發(fā)送地址寄存器、發(fā)送數據寄存器和接收數據寄存器5個(gè)寄存器組成。狀態(tài)寄存器包含數據準備好引腳狀態(tài)信息和地址匹配引腳狀態(tài)信息；射頻配置寄存器包含收發(fā)器配置信息，如頻率和輸出功能等；發(fā)送地址寄存器包含接收機的地址和 數據的字節數；發(fā)送數據寄存器包含待發(fā)送的數據包的信息，如字節數等；接收數據寄存器包含要接收的數據的字節數等信息。 3.2射頻配置 射頻配置寄存器和內容如表3所示： 表3：射頻配置寄存器 射頻寄存器的各位的長(cháng)度是固定的。然而，在ShockBurstTM收發(fā)過(guò)程中，TX_PAYLOAD、RX_PAYLOAD、TX_ADDRESS和RX_ADDRESS 4個(gè)寄存器使用字節數由配置字決定。nRF905進(jìn)入關(guān)機模式或空閑模式時(shí)，寄存器中的內容保持不變。 4. 應用電路 nRF905在使用中，根據不同需要，其電路圖不盡相同，圖2所示為典型的應用原理圖，該電路天線(xiàn)部分使用的是50Ω單端天線(xiàn)。在nRF905的電路板設計中，也可以使用環(huán)形天線(xiàn)，把天線(xiàn)布在PCB板上，這可減小系統的體積。更詳細的設計，讀者可參考nRF905的芯片手冊。 5. 結束語(yǔ) nRF905通過(guò)SPI接口和微控制器進(jìn)行數據傳送，通過(guò)ShockBurstTM收發(fā)模式進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數據發(fā)送，收發(fā)可靠，使用方便，在工業(yè)控制、消費電子等各個(gè)領(lǐng)域都具有廣闊的應用前景。 |
| Nordic是專(zhuān)業(yè)的射頻品牌,公司絕對優(yōu)勢配合提供NRF24L01/NRF24L01+/NRF24LE1/NRF24LU1P/NRF905/NRF24AP2系列,在研發(fā)樣品階段需要樣品支持,試產(chǎn)階段需要少批量支持,大批量生產(chǎn)階段需要長(cháng)期穩定供應,甚至協(xié)助做產(chǎn)品優(yōu)化,請隨時(shí)聯(lián)系!13510620050 |
