SemtechRF集成電路設計運用

1.引言

射頻遙控由于具有距離遠、無(wú)障礙、低功耗、支持更為復雜的協(xié)議等優(yōu)點(diǎn)，將會(huì )逐步取代傳統的紅外遙控方式。

2.從紅外遙控到射頻遙控

紅外遙控（IR Remote）有超過(guò)二十五年的歷史了，它簡(jiǎn)單且很容易設計，一直以來(lái)是控制電子設備尤其是家用電器的一種經(jīng)濟有效的方法。

紅外遙控的原理是用電信號控制或稱(chēng)為調制紅外發(fā)光二極管（IR LED）產(chǎn)生肉眼不可見(jiàn)的紅外光，由一個(gè)塑料透鏡將紅外光聚焦成很窄的光束發(fā)射出去。在接收電路中的紅外接收器件則是一個(gè)光敏二極管，把接收到的紅外線(xiàn)轉換成電流，然后由接收器中的單片機對它解碼。

紅外遙控有很多缺點(diǎn)。首先，紅外線(xiàn)有很強的方向性，不能穿透墻壁、家具、人體等障礙物，也就是說(shuō)，在遙控器和設備之間不能有上述的這些障礙物的阻擋；其次，紅外線(xiàn)只適于單向的通訊，雙向通訊很難實(shí)施且成本很高。用戶(hù)在使用紅外遙控時(shí)，都會(huì )碰到過(guò)以下的問(wèn)題：

-遙控距離不能過(guò)遠

-遙控角度有限制，遙控器偏離接收器角度過(guò)大就無(wú)法遙控。而現代家庭里越來(lái)越多的遙控家電，它們分散布置在房中，用戶(hù)要遙控時(shí)需要先想一想該設備在哪里

-紅外沒(méi)有穿透性，如果家電在關(guān)著(zhù)門(mén)的柜子里或被別的物體遮擋，將無(wú)法遙控

現在有了新一代的射頻遙控（RF Remote），它使用數百兆赫茲的無(wú)線(xiàn)電波取代紅外光作為遙控信息的載體，由于它具有無(wú)方向性，可以穿透或繞過(guò)障礙物，傳輸距離遠，抗干擾能力強等優(yōu)點(diǎn)，上述使用紅外遙控存在的種種限制便蕩然無(wú)存。例如家電的擺設將不再受遙控角度的制約，而完全由用戶(hù)的喜好決定，現在看來(lái)機頂盒可以不放在機頂上了。

射頻技術(shù)的遙控距離也遠大于一般的紅外遙控距離（數米到十米）。在同樣的操控條件下，射頻遙控的距離可以輕松達到數十米。根據不同應用需求，可以通過(guò)加大射頻輸出功率來(lái)進(jìn)一步延長(cháng)遙控距離。

與紅外遙控相比，射頻遙控還有一個(gè)十分明顯的低功耗優(yōu)勢。紅外遙控器一般使用兩節五號或七號電池，通常每年要更換一次電池。而射頻遙控器則可以做到四年更換一次電池。由于功耗低，射頻遙控器甚至可以用紐扣電池供電，有利于產(chǎn)品小型化，外觀(guān)更時(shí)尚。

使用射頻，也可以輕易地實(shí)現單向或雙向遙控功能。更重要的是，半導體廠(chǎng)商提供成熟的射頻收發(fā)器集成電路，并提供詳盡的參考設計，用戶(hù)無(wú)需涉及射頻方面的專(zhuān)業(yè)知識，就可以設計自己的射頻遙控器。

在消費電子產(chǎn)品領(lǐng)域，射頻遙控器會(huì )被作為一個(gè)很酷很時(shí)尚的賣(mài)點(diǎn)很快被消費者接受。也許若干年后，當你對孩子們說(shuō)你小時(shí)候的電視機遙控器要對著(zhù)電視機才能遙控時(shí)，他們會(huì )覺(jué)得很驚訝。

3.射頻遙控的市場(chǎng)狀況

隨著(zhù)低能耗射頻芯片逐步進(jìn)入市場(chǎng)，根據市場(chǎng)調研公司ABI Research最近的研究報告，從現在到2014年，預計射頻遙程控器市場(chǎng)的年增長(cháng)率將達到55%，射頻遙控最終可能在五年內淘汰有幾十年歷史的紅外遙控。

4.Semtech射頻芯片產(chǎn)品

Semtech Corporation是總部位于美國的全球性模擬與混合信號半導體器件供應商，產(chǎn)品廣泛應用電源管理、保護、高級通信、人機界面、測試和檢測、無(wú)線(xiàn)和傳感等商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域。

Semtech 于2005年收購了瑞士的XEMICS。XEMICS一直致力于研究和生產(chǎn)低電壓、低功耗芯片，在射頻領(lǐng)域有超過(guò)20年的經(jīng)驗，提供各種無(wú)線(xiàn)短距離傳輸、微控制器、傳感器、音頻芯片的解決方案。

Semtech的射頻芯片包括單發(fā)、單收和收發(fā)3個(gè)系列，為個(gè)人區域網(wǎng)絡(luò )和家庭及建筑物自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )提供集成的、小范圍的無(wú)線(xiàn)連接解決方案。通過(guò)小范圍的無(wú)線(xiàn)連接，實(shí)現包括家庭自動(dòng)化、遠程測量和控制、無(wú)線(xiàn)耳機等應用。

5.SX1230發(fā)送器

SX1230是Semtech的集成ISM頻段(315, 434, 868 和915 MHz)窄帶/寬帶發(fā)送器，可提供兩種工作模式：獨立模式和單片機控制模式。該發(fā)送器采用Semtech的TrueRF技術(shù)設計，將所有無(wú)線(xiàn)電元件集成于一個(gè)CMOS芯片上，最大程度減少了其他無(wú)源元件的使用。SX1230具有雙功率放大器，射頻輸出功率從-18dBm 到17dBm可編程,比特速率高達600kbps。支持FSK, GFSK, MSK, GMSK 和 OOK調制方式。在整個(gè)工作電壓1.8 到 3.7 V范圍內均可提供穩定的射頻性能。

SX1230在免許可證的315、434、868和915MHz ISM頻段下工作，采用MLPQ- 24 (4x4)封裝，具有自動(dòng)化PLL校準功能并完全集成了VCO和環(huán)路濾波器。

SX1230可用在RKE，遙控和安全系統，語(yǔ)音和數據RF通信鏈接，過(guò)程以及建筑物/家庭控制、RFID和自動(dòng)抄表等。

圖 1：SX1230 簡(jiǎn)化框圖

5.1.獨立模式

當E2_MODE引腳接高電平時(shí)，SX1230工作于獨立模式（Stand Alone Mode）。芯片配置參數以及每個(gè)按鍵的RF數據包格式都事先定義在一片外置的EEPROM中，SX1230作為SPI主機將這些配置讀入。

獨立模式應用電路圖

圖 2：獨立模式應用電路圖

PB(3:0)是按鍵接口，如果使用二極管編碼電路，最多可以支持15個(gè)按鍵。平時(shí)SX1230處于睡眠狀態(tài)，按鍵動(dòng)作將喚醒芯片并進(jìn)行去抖，然后發(fā)送該按鍵對應的RF數據包，完成后再回到睡眠狀態(tài)。

獨立模式適用于低成本、按鍵數目不多、RF數據包格式相對簡(jiǎn)單的遙控器方案。

5.2.單片機控制模式

當E2_MODE引腳接高電平時(shí)，SX1230工作于單片機控制模式（MCU Mode）。SX1230作為SPI從機受外部單片機的控制，根據應用的不同，SX1230最少只需3線(xiàn)連接至單片機即可工作。