2016ti杯電子競(jìng)賽實(shí)用電賽總結(jié)庫(kù)無(wú)線

2.4GHz射頻收發(fā)nRF2401及其應(yīng)文章作者：理工大學(xué)耿四摘要：本文介紹了工作于2.4GHzISM頻段的射頻收發(fā)nRF2401的結(jié)構(gòu)、引腳功能、工作模式、接收與發(fā)送的工作流程，詳細(xì)描述了nRF2401的器件配置，給出了應(yīng)用電路圖，分析了PCB設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意nRF2401是單片射頻收發(fā)，工作于2.4～2.5GHzISM頻段，內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配置。能耗非常低，以-5dBm的功DuoCeiverTM技術(shù)使nRF2401可以使用同一天線，同時(shí)接收兩個(gè)不同頻道的數(shù)據(jù)。nRF2401適用于多種nRF2401內(nèi)址器、先入先出堆棧區(qū)、解調(diào)處理器、時(shí)鐘處理器、GFSK濾波器、低噪聲放裝，外形尺寸只有5×5mm。nRF2401的功能模塊如圖1所示。表1：nRF2401引腳的工作模式由PWR_UP、CE、TX_EN和CS三個(gè)引腳決定，詳見(jiàn)表2表2：nRF2401工作模式進(jìn)行高速射頻發(fā)射)；數(shù)據(jù)在空中停留時(shí)間短，性高。nRF2401的ShockBurstTM技術(shù)同時(shí)也減小在ShockBurstTM收發(fā)模式下，nRF2401自動(dòng)處理字頭和CRC。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)把字頭和CRC移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)加上字頭和CRC，當(dāng)發(fā)送過(guò)程完成后，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好引腳通ShockBurstTM發(fā)射流程接口引腳為CE，CLK1，DATACEnRF2401把的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)按時(shí)序送入nRF2401ShockBurstTM2給射頻前端供電；2射頻數(shù)據(jù)打包(加字頭、CRC 2高速發(fā)射數(shù)據(jù)包；2發(fā)射完成，nRF2401ShockBurstTM接收流程接口引腳CE、DR1、CLK1和DATA(接收通道進(jìn)入接收狀態(tài)，把CE200us后，nRF2401當(dāng)接收到正確的數(shù)據(jù)包(正確的地址和CRC)，nRF2401自動(dòng)把字頭、地址和CRC校驗(yàn)位移去nRF2401通過(guò)把DR1微控制器把數(shù)據(jù)從nRF2401移出；所有數(shù)據(jù)移完，nRF2401把DR1置低，此時(shí)，如果CECE為低，接口引腳為CE、當(dāng)微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，把CEnRF2401射頻前端被激活；所有的射頻協(xié)議必須在微控制器程序中進(jìn)行處理(包括字頭、地址和CRC)CE、CLK1和一旦DATA8DR引腳沒(méi)用上，所有的地址和CRC在配置模式，15nRF2401，這通過(guò)CS、CLK1和DATA三個(gè)引腳完成，具體的配置nRF2401的空閑模式是為了減小平均工作電流而設(shè)計(jì)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時(shí)，縮短的起4MHz時(shí)工作電流為12uA，外部晶振為16MHz時(shí)工作電流為32uA。在空閑模式下，配置字的內(nèi)容保持在nRF2401片內(nèi)。會(huì)被保持在nRF2401片內(nèi)，這是該模式與斷電狀態(tài)最大的區(qū)別。nRF2401的所有配置工作都是通過(guò)CS、CLK1和DATA三個(gè)引腳完成，把其配置為ShockBurstTM收發(fā)模式需要15字節(jié)的配置字，而如把其配置為直接收發(fā)模式只需要2字節(jié)的配置字。由上nRF2401工作模式的介紹，我們可以知道，nRF2401一般工作于ShockBurstTM收發(fā)模式，這樣，系統(tǒng)的程序編制會(huì)更加簡(jiǎn)單，并且穩(wěn)定性也會(huì)更高，因此，下文著重介紹把nRF2401配置為ShockBurstTM收發(fā)模式的器件ShockBurstTM的配置字使nRF2401能夠處理射頻協(xié)議，在配置完成后，在nRF2401工作的過(guò)程中，只需改變其最低一個(gè)字節(jié)中的內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)接收模式和發(fā)送模式之間切換。ShockBurstTM的配置字可以分?jǐn)?shù)據(jù)寬度：射頻數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)占用的位數(shù)。這使得nRF2401能夠區(qū)分接收數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)和CRC校地址寬度：射頻數(shù)據(jù)包中地址占用的位數(shù)。這使得nRF2401能夠區(qū)分地址和數(shù)據(jù)；地址：接收數(shù)據(jù)的地址，有通道1的地址和通道2的地址；CRC：使nRF2401能夠生成CRC和當(dāng)使用nRF2401片內(nèi)的CRC技術(shù)時(shí)，要確保在配置字中CRC校驗(yàn)被使能，并且發(fā)送和接收使用相同的協(xié)議。nRF2401配置字的各個(gè)位的描述如表3所示。表3：nRF2401配置字描述在配置模式下，注意保證PWR_UP引腳為高電平，CE引腳為低電平。配置字從最開(kāi)始，依次送nRF2401CS圖2為nRF2401的應(yīng)用電路，由圖可知，其只需要14個(gè)元件。nRF2401應(yīng)用電路一般工作于3V，PCB設(shè)計(jì)PCB設(shè)計(jì)對(duì)nRF2401的整體性能影響很大，所以PCB設(shè)計(jì)在nRF2401收發(fā)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中主要的工PCBnRF2401的PCB一般都是雙層板，底層一般不放置元件，為地層，頂層的空余地方一般都敷上銅，這些敷銅通過(guò)過(guò)孔與底層的地相連。直流電源及電源濾波電容盡量靠