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系統級RF收發芯片nRF24E1及其在無線鍵盤中的應用

作者: 時間:2009-11-03 來源:網絡 收藏
24E1器是Nordic VLSI推出的級射頻。采用先進的0.18μm CMOS工藝、6×6mm的36引腳 QFN封裝,以n2401 結構為基礎,將射頻、8051MCU、9輸入10位ADC、125通道、UART、SPI、PWM、RTC、WDT全部集成到單中,內部有電壓調整器(工作電壓1.9~3.6V,推薦工作電壓為3.3V)和VDD電壓監視,通道開關時間小于200μs,數據速率1Mbps,最大射頻輸出分貝數0dB,不需要外接SAW(聲表)濾波器。是全球最早推出且全球通用的頻段為2.4GHz的、完整的低成本射頻級芯片。適用于和鼠標、手持終端、頻率識別、數字視頻、遙控和汽車電子他短距離無線高速方面的
1簡介
1.1 微處理器
  nRF24E1微處理器的指令與工業標準8051的指令系統兼容,但二者的指令執行時間稍有不同。通常,nRF24E1的每條指令執行時間為4~20個時鐘周期,而工業標準8051的每條指令執行時間為12~48個時鐘周期。nRF24E1比工業標準8051增加了ADC、SPI、RF接收器1、RF接收器2和喚醒定時器5個中斷源;3個與8052一樣的定時器。nRF24E1內含有1個與8051相同的UART,在傳統的異步通信方式下,可用定時器1和定時器2作為UART(串口)的波特率發生器。為了便于和外部RAM區進行數據傳遞,nRF24E1的CPU還集成2個數據指針,其微控制器的時鐘直接來源于晶振。nRF24E1功能模塊圖如圖1所示。

本文引用地址:http://www.j9360.com/article/166861.htm


  微處理器中有256B的數據RAM和512B的ROM。上電復位或軟件復位后,處理器自動執行ROM中引導區中的代碼。用戶程序通常是在引導區的引導下,從E2PROM加載到1個4KB的RAM中(該RAM也可作存儲數據用)。如果中不用掩膜ROM(即內含的ROM),程序代碼必須從外部非易失性存儲器中加載。比較常見的是通過SPI接口擴展E2PROM,型號推薦為25320。
  與標準8051相比,因nRF24E1的微控制器增加了一些新的功能,因此也相應地增加了一些特殊功能寄存器來對這些新增的功能進行控制。新增的特殊功能寄存器有RADIO(P2)、ADCCON、ADCDATAH、ADCDATAL、ADCSTATIC、PWMCON、PWMDUTY等。nRF24E1的微控制器中,P0和P1口的寄存器也和標準8051的有所不同,其他特殊功能寄存器與標準8051的相同。
1.2 PWM和SPI接口
  nRF24E1有一個可編程控制的PWM輸出,使用時,通過程序可改變DIO9(即P0.7)的功能,并可編程決定PWM工作于6位、7位或8位。
  SPI的3個口與GPIO(DIN0、DIO0、DIO1)和RF器重用。SPI硬件不產生任何片選信號,通常,用GPIO的位(P0口)作為外部SPI設備的片選口。
1.3 RTC喚醒定時器、WTD和RC振蕩器
  nRF24E1內有一個低功耗的RC振蕩器,當VDD≥1.8V時,可連續工作,和程序無關。RTC喚醒定時器和WTD(看門狗)為2個16位可編程定時器,它們的工作時鐘為RC振蕩器的LP_OSC。喚醒定時器和看門狗的定時時間約為300μs~80ms,默認值為10ms。
1.4 A/D
  nRF24E1內有9通道10位ADC,線性轉換時間為每10位48個CPU指令周期。A/D的9個輸入可通過軟件進行選擇,通道0~7可以把對應引腳AIN0~AIN7上的電壓值轉換為數字值,通道8用于對nRF24E1工作電壓的監控。A/D默認工作于10位方式,可通過軟件使其工作于6位、8位或12位方式。
1.5 無線收發器
  nRF24E1收發器通過內部并行口或內部SPI口與其他模塊進行通信,其功能與單片射頻收發器nRF2401相同。DuoCeiver接收器輸出的數據準備信號,可通過程序使其成為微處理器的中斷信號或通過GPIO口傳給CPU。nRF2401工作于全球開放的2.4G~2.5GHz頻段。收發器由1個完整的頻率合成器、1個功率放大器、1個調節器和2個接收器組成。輸出功率、頻道和其他射頻參數可通過對特殊功能寄存器RADIO(0xA0)編程進行控制。發射模式下,射頻電流消耗僅為10.5mA,接收模式下為18mA(可通過程序控制收發器的開/關來節能)。
2無線的基本知識
  無線使用無線的方式在鍵盤與PC間進行通信,其中的無線模塊一般用射頻技術或藍牙技術來實現。由于藍牙技術協議復雜、成本高和開發周期長,所以,目前的許多無線鍵盤都是用射頻技術來實現無線連接。在射頻領域,挪威Nordic VLSI公司的射頻芯片的性能非常出眾,其產品主要有nRF401系列、nRF903系列、nRF2401系列和nRF24E1系列。本文介紹的即是采用nRF24E1來實現無線鍵盤的設計方法。


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