射频SoC nRF9E5及无线数据传输系统的实现

AP ucATloN ∞巨s 墼墨 ＼ _ _ —_ _ _■■- - _ - · _ _· _ - - - ■■ ■■-i 蠹 曩t 一 t 射频 S o C n R F 9 E 5 及无线数据传输系统的实现 ■ 武汉理工大学 郑 启 忠耿 四 军朱 宏 辉 介 绍最新 5 1 兼容 的射 频 S 0 C ( 片上 系统 ) n R F 9 E 5 的 系统 框 架 、各 个 组成 部 分 、 工作 方 式和 配 置方 摘要 法 ；分析无线数据传输 系统的结构和运用 n R F 9 E 5 进行 无线数据 系统设计的通信协议 ：给 出系统的 硬 件原 理 图和程 序 流程 图 ； 归纳 n R F 9 E 5 在 无 线数据 传输 系统 设 计 中的优 势 。 关键词 nRF9E5 射频 SoC 数据传输 无线通信 51 系列 引 言 nRF9E5 是Nordic VLSI 公司于 2004 年 2 月 5 日推 出 的系统级 RF 芯片，其内置 nRF905 433／868／9 1 5MHz 收发 器 、80 5 1 兼容微控制器和 4 输入 1 0 位 80ksps A／D 转换 器，是真正的系统级芯片，如图 1 所示 。内置 nRF905 收 发 器 与 n R F 9 0 5 芯 片的 收 发 器 一 样 ， 可 以工 作 于 ShockB urst( 自动处理前缀 、地址和 CRC) 方式 。内置电 压调整模块 ，最 大限度地抑 制噪音 ， 为系统提供 1．9 ～ 3．6V 的工作 电压 ，QFN5 × 5mm封 装 ，载波检测 。nRF9E5 符 合美国通信委 员会和欧洲 电信标准学会的相 关标准 。 由 于 nR F90 5 功耗 低 ， 工 作 可 靠 ， 因此 很适 用 于 无线 数 据 传输 系统的 设计 。 1 nRF9E5 功能介绍 1．1 nRF9E5 硬件 1] ( 1) 微控制 器 nRF9 E5 的片内微控制器与 标准 80 5 1 兼容 ，指 令时序与标 准 80 5 1 稍有区别 。典型的区别 是 ：nRF9 E5 的片内微控制器的 指令周期为4 到 20 个指令周期 。 中断控 制器支持 5 个扩展 中断 源 ：ADC中断 、SPI中断 、RADIO1 中断 、RADIO2 中断和唤醒定时 器中断 。片内控制器还有 3 个与 8052 相同的定时器 。1 个和 8051 相同的串口，可以用定时器 1 和 定时器 2 来作 为异步 通信 的波 特 率产生 器 。此 外 ，还扩 展 了 2个 数 据 指 针 ， 以 方 便 于 从 AIN0(29) A IN l (28) A IN2(27) A IN3(26) DV DD lV 2(31 -lH 卜+ V D D—_= V S S，‘二 XRAM 区读取数据 。微处理器中有 256B 的数据 RAM 和 5 1 2B 的 R O M 。上 电复位 或 软件 复 位后 ， 处理 器 自动执 行 R0 M 引导区中的代码 。用户程序通 常是在 引导 区的 引导下，从 EEPROM 加载到 1 个 4KB 的 RAM 中，这个 4KB 的 RAM 也可作存储数据用 。nRF9E5 的大部分寄存 器和标准 80 5 1 相 同，只是增加了一些特殊功能寄存器 ， 如 RADIO(P2) 、ADCCON 、ADCDATAH 、ADCDATAL 、 A D C S T A T I C 、 P W M C O N 、 P W M D U T Y、 R C A P 2 L 、 RCAP2H 、CKLFCON 等 。nRF9E5 中的 P0 、P1和 P2 口寄 存器地址和标准 8051 中的相同，都是 0x80 、0x90 、0xA0 ， 但功能和标准 80 5 1 中的有所不同 。 l0位 加 转 换 器 805 l兼 容C PU RF收发器 BIAS 晶振 电源管理 模块 由 豳隰 8．Ch可编程唤醒 V D D— PA( 19) AN T l (20) ANT2(21) XC2(15) 蓍詈彗说明 有 引脚 、 。 、。 、 、 SDO SCK SDICSN l VDD~- 0 l脚4、17 、25 。 图 1 nRF9E5 功能图 5 辜 维普资讯 http://www.cqvip.com (2) CKLF 时钟、RTC 唤醒定时器、GP 1 0 唤醒和 WTD nR F9E5 内有一 个低频的 时钟 CKLF ，该时钟常 开 。当 晶振开始工作后 ，CKL F 频率为 4kHZ ；晶振不工作时 ， CKLF 是一个低功耗 R C 晶振 器 ， 只要 VDD ≥ 1．8V ， 其连 续 工作 。RT...