【文章內(nèi)容簡介】 5 1+ 5V+5C11 0u FR18 .2 K+ 5VX11 2MC2C3 圖 單片機(jī)的硬件實(shí)現(xiàn)原理圖 the hardware schematics of SCM CRM905ANC 無線收發(fā)模塊 CRM905ANC 簡介 CRM905ANC 無線收發(fā)模塊由單片無線收發(fā)一體芯片 nRF905 開發(fā)設(shè)計(jì)而成，nRF905 是挪威 Nordic VLSI 公司推出的單片射頻收發(fā)器，工作電壓為 ～ ，32 引腳 QFN 封裝 (5 5mm)，工作于 433/868/915MHz三個 ISM(工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué) )頻道，頻道之間的轉(zhuǎn)換時間小于 650us。 nRF905 由頻率合成器、接收解調(diào)器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成，不需外加聲表濾波器， ShockBurst 工作模式，自動處理字頭 和 CRC(循環(huán)冗余碼校驗(yàn) )，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)射時電流只有 11mA，工作于接收模式時的電流為 ，內(nèi)建空閑模式與關(guān)機(jī)模式，易于實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 nRF905適用于無線數(shù)據(jù)通信、無線報(bào)警及安全系統(tǒng)、無線開鎖、無線監(jiān)測、家庭自動化和玩具等諸多領(lǐng)域 [2]。 nRF905 片內(nèi)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(nèi)硬件完成，無需用戶對數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼，因此使用非常方便。 nRF905 的詳細(xì)結(jié) 構(gòu)如圖 （ ） 所示 。 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 Fig . 圖 由 nRF905 組成的高頻頭用戶接口 Fig . NRF905 from the first highfrequency ponents of the user interface CRM905ANC 的特性 ? GFSK 調(diào)制收發(fā)合一 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 ? ShockBurstTM 收發(fā)模式特適用于低功耗應(yīng)用 ? 多頻道應(yīng)用 —— 兼容 ETSI/FCC，頻道切換時間小于 650us ? 最大輸出功率＋ 10dBm 可調(diào) ,接收靈敏度高達(dá) 100dBm ? 需外接 433MHz 50Ω天線 ? 載波監(jiān)聽（ for”Listen before Transmit”protocols）功能有效防止 RF 傳輸碰撞 ? 成功收發(fā)數(shù)據(jù)包信號提示 —— 使您能有效的控制數(shù)據(jù)收發(fā)時機(jī) ? 接收數(shù)據(jù)包自動地址匹配 —— 便利于點(diǎn)對多和多對多傳輸 ? 發(fā)送數(shù)據(jù)包自動重傳 ? 自動生成數(shù)據(jù)包報(bào)頭及 CRC 校驗(yàn)碼 ? 數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá) 100kbps ? RF 與 MCU 之間使用 SPI 串行可編程接口協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)簡單易用 ? 16 腳雙排接口，可直接與 TTL/COMS 模式 MCU 引腳連接 ? 工作電壓： ? 工作電流： — 接收 : mA — 發(fā)射 :11 mA @ 10 dBm RF 輸出功率； 30mA@+10dBm RF 輸出功率 — 待機(jī) : 管腳定義及電氣參數(shù)說明 產(chǎn)品圖片如下 圖 CRM905ANC CRM905ANC 表 32 管腳說明 Table32 管腳 名稱 描述 1 GND 電源地 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 2 VCC 系統(tǒng)電源 3 TRX_CE 使能芯片接收和發(fā)送 4 TXEN 收發(fā)狀態(tài)選擇： TXEN=’1’ 發(fā)射狀態(tài)； TXEN=’0’ 接收狀態(tài) 5 uPCLK 系統(tǒng)時鐘分頻輸出 6 PWR_UP 工作狀態(tài)控制： PWR=’1’ 正常工作狀態(tài)； PWR=’0’ 待機(jī)微功耗狀態(tài) 7 GND 電源地 8 GND 電源地 9 AM 地址匹配 10 CD 載波監(jiān)聽 11 MISO SPI 輸出 ,MCU 由此口從 RF 芯片讀入數(shù)據(jù) 12 DR 接收或發(fā)送就緒 13 SCK SPI 時鐘 14 MOSI SPI 輸入 ,MCU 由此口向 RF 芯片寫入數(shù)據(jù) 15 GND 電源地 16 CSN SPI 使能，低激活 CRM905ANC 單片無線收發(fā)器工作在 433/868/915MHZ 的 ISM 頻段由一個完全集成的頻率調(diào)制器一個帶解調(diào)器的接收器一個功率放大器一個晶體震蕩器和一個調(diào)節(jié)器組成 ShockBurst 工作模式的特點(diǎn)是自動產(chǎn)生前導(dǎo)碼 和 CRC 可以很容易通過 SPI 接口進(jìn)行編程配置電流消耗很低在發(fā)射功率為＋ 10dBm 時發(fā)射電流為30mA 接收電流為 . 進(jìn)入 POWERDOWN 模式可以很容易實(shí)現(xiàn)節(jié)電 . 工作方式 CRM905ANC一共有四種工作模式 , 其中有兩種活動 RX/TX 模式和兩種節(jié)電模式。 活動模式 ShockBurst RX ShockBurst TX 節(jié)電模式 掉電 和 SPI編程 STANDBY 和 SPI編程 nRF905 工作模式由 TRX_CE、 TX_EN、 PWR_UP 的設(shè)置來設(shè)定。 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 表 33 Table33 PWR_UP TRX_CE TX_EN 工作模式 0 X X 掉電和 SPI 編程 1 0 X Standby 和 SPI 編程 1 1 0 ShockBurst RX 1 1 1 ShockBurst TX ShockBurst 模式 ShockBurstTM收發(fā)模式下，使用片內(nèi)的先入先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速從微控制器送入，但高速發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號處理都在片內(nèi)進(jìn)行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費(fèi)用 (低速微處理器也能進(jìn)行高速射頻發(fā)射 )；數(shù)據(jù)在空中停留時間短，抗干擾性高。 ShockBurstTM技術(shù)同時也減小了整個系統(tǒng)的平均工作電流。 在 ShockBurstTM收發(fā)模式下， RF905自動處理字頭和 CRC校驗(yàn)碼。在接收數(shù)據(jù)時，自動把字頭和 CRC校驗(yàn)碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，自動加上字頭和 CRC校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過程完成后， DR引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。 ShockBurst TX 發(fā)送流程 典型的 RF905發(fā)送流程分以下幾步： A. 當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，通過 SPI接口，按時序把接收機(jī)的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給 RF905， SPI接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時確定； B. 微控制器置高 TRX_CE和 TX_EN，激發(fā) RF905的 ShockBurstTM發(fā)送模式； C. RF905的 ShockBurstTM發(fā)送： (1) 射頻寄存器自動開啟； (2) 數(shù)據(jù)打包 (加字頭和 CRC校驗(yàn)碼 )； (3) 發(fā)送數(shù)據(jù)包； (4) 當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳被置高； D. AUTO_RETRAN被置高， RF905不斷重發(fā)，直到 TRX_CE被置低； E. 當(dāng) TRX_CE被置低， RF905發(fā)送過程完成，自動進(jìn)入空閑模式。 注意： ShockBurstTM工 作模式保證，一旦發(fā)送數(shù)據(jù)的過程開始，無論 TRX_EN和TX_EN引腳是高或低，發(fā)送 過程都會被處理完。只有在前一個數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢，RF905才能接受下一個發(fā)送數(shù)據(jù)包。 ShockBurst RX 接收流程 A. 當(dāng) TRX_CE為高、 TX_EN為低時， RF905進(jìn)入 ShockBurstTM接收模式； B. 650us后， RF905不斷監(jiān)測，等待接收數(shù)據(jù)； C. 當(dāng) RF905檢測到同一頻段的載波時，載波檢測引腳被置高； D. 當(dāng)接收到一個相匹配的地址， AM引腳被置高； E. 當(dāng)一個正確的數(shù)據(jù)包接收完畢， RF905自動移去字頭、地址和 CRC校驗(yàn)位，然后把 DR引腳置高 F. 微控 制器把 TRX_CE 置低， nRF905 進(jìn)入空閑模式； 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 G. 微控制器通過 SPI口，以一定的速率把數(shù)據(jù)移到微控制器內(nèi)； H. 當(dāng)所有的數(shù)據(jù)接收完畢， nRF905把 DR引腳和 AM引腳置低； I. nRF905此時可以進(jìn)入 ShockBurstTM接收模式、 ShockBurstTM發(fā)送模式或關(guān)機(jī)模式。 當(dāng)正在接收一個數(shù)據(jù)包時， TRX_CE或 TX_EN引腳的狀態(tài)發(fā)生改變， RF905立即把其工作模式改變，數(shù)據(jù)包則丟失。當(dāng)微處理器接到 AM引腳的信號之后， 其就知道 RF905正在接收數(shù)據(jù)包， 其可以決定是讓 RF905繼 續(xù)接收該數(shù)據(jù)包還是進(jìn)入另一個工作模式。 節(jié)能模式 RF905的節(jié)能模式包括關(guān)機(jī)模式和節(jié)能模式。 在關(guān)機(jī)模式， RF905的工作電流最小，一般為 。進(jìn)入關(guān)機(jī)模式后， RF905保持配置字中的內(nèi)容，但不會接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)。 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時間也比較短。在空閑模式下， RF905內(nèi)部的部分晶體振蕩器處于工作狀態(tài)。 配置 CRM905ANC 模塊 所有配置字都是通過 SPI接口送給 RF905。 SPI接口的工作方式可通過 SPI指令進(jìn)行設(shè)置。當(dāng) RF905處于空閑模式或關(guān)機(jī)模式時， SPI接口可以保持在工作狀態(tài)。 A. SPI接口寄存器配置 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(shù)據(jù)寄存器和接收數(shù)據(jù)寄存器 5個寄存器組成。狀態(tài)寄存器包含數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(jī)的地址和數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器包含待發(fā)送的數(shù)據(jù)包的信息，如字節(jié)數(shù)等；接收數(shù)據(jù)寄存器包含要接收的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)等信息。 SPI 接口由 5 個內(nèi)部寄存器組成執(zhí)行 寄存器的回讀模式來確認(rèn)寄存器的內(nèi)容 表 SPI接口和 5個內(nèi)部寄存器 Table34 The interface of SPI and five inside register 寄存器名稱 內(nèi)容 狀態(tài)寄存器 StatusRegister 寄存器包含數(shù)據(jù)就緒 DR 和地址匹配 AM 狀態(tài) RF 配置寄存器 RFConfiguration Register 寄存器包含收發(fā)器的頻率 ,輸出功率等配置信息 發(fā)送地址 TXAddress 寄存器包含目標(biāo)器件地址字節(jié)長度由配置 寄存器設(shè)置 發(fā)送有效數(shù)據(jù) TXPayload 寄存器包含發(fā)送的有效 ShockBurst 數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)字節(jié)長度由配置寄存器設(shè)置 接收有效數(shù)據(jù) RXPayload 寄存器包含接收到的有效 ShockBurst 數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)字節(jié)長度由配置寄存器設(shè)置在寄存器中的有效數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒 DR 指示 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 B. SPI 指令設(shè)置 當(dāng) CSN 為低時 , SPI接口開始等待一條指令。任何一條新指令均由 CSN 的由高到低的轉(zhuǎn)換開始。用于 SPI 接口的有用命令見下表： 表 35 Table35 SPI 串行接口指令 指令名稱 指令格式 操作 W_CONFIG (WC) 0000AAAA 寫配置寄存器 AAAA 指出寫操作的開始字節(jié)字節(jié)數(shù)量取決于 AAAA 指出的開始地址 R_CONFIG (RC) 0001AAAA 讀配置寄存器 AAAA 指出讀操作的開始字節(jié)字節(jié)數(shù)量取決于 AAAA 指出的開始地址 W_TX_PAYLOA D (WTP) 00100000 寫 TX 有效數(shù)據(jù) 132 字節(jié)寫操作全部從字節(jié) 0 開始 R_TX_PAYLOA D (RTP) 00100001 讀 TX 有效數(shù)據(jù) 132 字節(jié)讀操作全部從字節(jié) 0 開始 W_TX_ADDRES S (WTA) 00100010 寫 TX 地址 14 字節(jié)寫操作全部從字節(jié) 0 開始 R_TX_ADDRES S (RTA) 00100011 讀 TX 地址 14 字節(jié)讀操作全部從字節(jié) 0 開始 R_RX_PAYLOA D (RRP) 00100100 讀 RX 有效數(shù)據(jù) 132 字節(jié)讀操作全部從字節(jié) 0 開始 CHANNEL_CON FIG (CC) 1000pphc cccccccc 快速設(shè)置配置寄存器中 CH_NO HFREQ_PLL 和 PA_PWR 的專 用命令 CH_NO=ccccccccc HFREQ_PLL=h PA_PWR=pp C. SPI 時序 圖 SPI讀操作 SPI read operate 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 SPI 寫操作 SPI write operate D. 配置寄存器 RFConfigurationRegister 說明 表 35 Table3