藍牙無(wú)線(xiàn)電調制解調器Siw1701原理與應用
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摘要：Siw1701無(wú)線(xiàn)電調制解調器是用來(lái)解決藍牙無(wú)線(xiàn)通信用的單片集成電路。芯片內部包含一個(gè)2.4GHz無(wú)線(xiàn)電收發(fā)器、GFSK調制解調器和數字控制功能電路。Siw1701可與Siw1750/1760鏈接控制或者其它微控制器組合，構成藍牙無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞：藍牙 調制解調器 嵌入式 無(wú)線(xiàn)收發(fā)器
1 SiW1701簡(jiǎn)介
SiW1701無(wú)線(xiàn)電調制解調器是Silicon Wave's Odyssey公司推出的用來(lái)解決藍牙無(wú)線(xiàn)通信用的IC，頻率范圍2400～2800MHz，接收機靈敏度-80～85dBm，射頻輸出發(fā)射功率-4～+4dBm，睡眠模式電流消耗7～90μA。SiW1701完全符合藍牙1.1規格，適合2級或3級發(fā)射功率分類(lèi)，或者有外部電路的一級功率分類(lèi)。直接轉換的無(wú)線(xiàn)電結構與集成的VCO和頻率合成器只需要很少外部組件。集成的模擬/數字轉換電路轉換在無(wú)線(xiàn)電和GFSK調制解器之間I/O信號。完整的GFSK調制解調器包含數字調制器。信道時(shí)限校正和比特限制器。集成的0dBm發(fā)射激勵器（末級前置放大器），有8個(gè)輸出功率等級控制。通過(guò)數字接口可與藍牙控制器Ics直接接口。對功耗進(jìn)行了優(yōu)化設計，睡眠模式電流消耗7～90μA。工作溫度-40～+85℃。
圖1 SiW1701內部結構方框圖
SiW1701無(wú)線(xiàn)電解調器適合所有需要一個(gè)無(wú)線(xiàn)電連接的應用。它是應用了藍牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)、低功率和高性?xún)r(jià)比的方案?？?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/應用">應用于手持移動(dòng)電話(huà)及其附件、辦公電腦、筆記本電腦和打印機、PDAs（個(gè)人數字助理）、個(gè)人備忘記事本和移媒體設備、數字相機和游戲手柄，遙控車(chē)鎖等。
2 SiW1701內部結構與工作原理
SiW1701采用MLF-48封裝，內部結解調器內，為了轉換到一個(gè)外部設備，使用數據檢測和定時(shí)恢復回路來(lái)轉換數據。發(fā)射進(jìn)程控制恰好以相反的順序進(jìn)行。數據控制功能和一個(gè)編程接口，允許無(wú)線(xiàn)電調制解調器控制和一個(gè)柔性的接口一起，連接到外置藍牙鏈接控制器芯片上。為了有效地進(jìn)行功率控制，此無(wú)線(xiàn)電的每個(gè)部分都可在不用時(shí)被關(guān)閉。主時(shí)鐘基準和低功率時(shí)鐘用來(lái)提供時(shí)鐘信號到外部設備和SiW1701。發(fā)射的信號是被GFSK調制過(guò)的數據，在芯片產(chǎn)生一個(gè)+4dBm的無(wú)線(xiàn)電輸出，并允許提供給外置放大器一個(gè)功率控制信號。
（1）無(wú)線(xiàn)電接口
無(wú)線(xiàn)電接口允許通過(guò)一個(gè)外部線(xiàn)路與發(fā)射和接收藍牙無(wú)線(xiàn)電信號的天線(xiàn)連接；可以使用外部發(fā)射/接收轉換和功率放大器的控制信號；需要外部阻抗匹配和不平衡變壓器回路完成接到天線(xiàn)的接口。信號描述如表1所列。
表1 信號描述
| 引 腳 | 名 稱(chēng) | 說(shuō) 明 |
| 4 | RF_OU | 發(fā)射器射頻輸出 |
| 3 | RF_IN | 射頻輸入到接收器 |
| 7 | IDAC | 外部功率放大器的功率控制，此輸出提供個(gè)可變的電流源，可用來(lái)控制外部功率放大器 |
| 33 | TX-RX-SWTTCH | 輸出信號指示無(wú)線(xiàn)電的電流等級。極性可以編程。默認設置：高電平時(shí)不射模式，低電平時(shí)發(fā)射模式 |
（2）調制解調器接口
調制解調器接口在SiW1701和外部控制器IC之間傳輸藍牙數據。SiW1701上的可編程接口可以被設置成多種操作模式。接口的編程是通過(guò)內置寄存器實(shí)現的。調制調解器接口信號說(shuō)明如表2所列。
（3）時(shí)鐘信號
32MHz時(shí)鐘用來(lái)作為射頻電路的基準，也為大部分內部數字電路提供時(shí)鐘信號和為外部處理器提供定時(shí)信號，說(shuō)明如表3所列。
表2 調制調解器接口信號說(shuō)明
| 引 腳 | 名 稱(chēng) | 方 向 | 說(shuō) 明 |
| 23 | TX_DATA | I | 發(fā)射數據 |
| 24 | RX_TX_DATA | I/O | 接收數據或進(jìn)發(fā)射數據（當設置為雙向I/O時(shí)） |
| 22 | CD_TXEN | I/O | 具有載波檢波和發(fā)射啟動(dòng)雙重功能。此雙向信號可以通過(guò)內置寄存器激活。在發(fā)射期間，此引腳可以用來(lái)作為一個(gè)輸入信號指示正確的發(fā)射數據（TXEN）；在接收期間，此引腳可以用來(lái)作為輸出信號指示載波檢波（CD） |
| 28 | RX_CLK | O | 接收時(shí)鐘輸出，為藍牙分組數據恢復時(shí)的1MHz定時(shí)?？砂葱枰馆敵?/TD> |
| 20 | ENABLE_RM | I | 使能SiW170lg工作 |
| 21 | HOP_STRB | I | 由鏈路控制器產(chǎn)生的俁，用來(lái)指示TX或RX上升沿的開(kāi)始 |
| 27 | BB_CLK | O | 時(shí)鐘輸出，輸出到基帶回路。時(shí)鐘頻率可編程為32MHz輸入時(shí)鐘的1/1、1/2、1/3或1/4 |
| 32 | REXET_N | I | 僅用于數字電路復位。狀態(tài)機構和內置寄存器復位到默認狀態(tài)。此信號應具有10μs的最小脈沖寬度。注意：當RESET_RM被激活時(shí)，BB_CLK將被禁止 |
| 17 | PROTOCOL | I | 設置接口協(xié)議，“0”標準模式 |
表3時(shí)鐘信號
| 引 腳 | 名 稱(chēng) | 方 向 | 說(shuō) 明 |
| 1 | XTAL-P/CLK | I | 系統時(shí)鐘晶體振蕩器正輸入或者基準時(shí)鐘輸入 |
| 48 | XTAL-N | I | 系統時(shí)鐘晶體振蕩器負輸入，或者基準時(shí)鐘輸入時(shí)，此引腳端不連接 |
| 27 | BB_CLK | O | 時(shí)鐘輸出，輸出到基帶電路?？梢蕴峁?個(gè)時(shí)鐘頻率：12、13、16、32MHz |
（4）串行編程接口
通過(guò)串行編程接口（SPI）來(lái)訪(fǎng)問(wèn)SiW1701IC的內部寄存器。SPI是一個(gè)可以由時(shí)鐘控制加速到4MHz的同步串行接口。SPI通信使用4種信號，見(jiàn)表4所列。
表4 SPI可編程接口
| 引 腳 | 名 稱(chēng) | 方 向 | 說(shuō) 明 |
| 26 | SPI_RXD | I | SPI接收端口，寫(xiě)/輸入 |
| 30 | SPI_TXD | O | SPI發(fā)射端口，讀/輸出 |
| 31 | SPI_CLK | I | SPI總線(xiàn)的同步數據發(fā)射使用的時(shí)鐘輸入 |
| 29 | SPI_SS | I | 從屬選擇輸入。選擇SiW1502IC作為一個(gè)發(fā)射的目標 |
（5）其它I/O
表5中的引腳由無(wú)線(xiàn)電調制解調器的各種模擬和數據電路使用。
表5 其它I/O
| 引 腳 | 名 稱(chēng) | 方 向 | 描 述 |
| 41 | VREFP_CAP | I | 內置A/D轉換器基準電壓的退耦電容。建議值=100nF |
| 42 | VREFM_CAP | I | 內置A/D轉換器基準電壓的退耦電容。建議值=100nF |
| 43 | VC_CAP | I | 內置A/D轉換所依據的電壓的退耦電容。建議值=100nF |
| 44 | VTUNE | I | VCO調諧控制輸入 |
| 16 | CHRG_PUMP | I | PLL充電泵輸出，到外部環(huán)路濾波器電路 |
表6 電源和接地引腳
| 引 腳 | 名 稱(chēng) | 方 向 | 說(shuō) 明 |
| 6 | VCC | I | 模擬3V電源輸入 |
| 36 | VBATT_DIG | I | 數字3V電源輸入 |
| 8 | VBATT_ANA | I | 用來(lái)提供芯片內低功率調節器電源 |
| 9 | VCC_OUT | O | 芯片內低功率穩定器的輸出（模擬部分） |
| 35 | VBB_OUT | O | 芯片內低功率穩定器的輸出（數字部分） |
| 25 | VDD_IO | I | 電源電壓到芯片接口 |
| 5,14,37 | GND | I | 接地引腳（總共3個(gè)）。另外，在插件的中心有一個(gè)可提供更好的 |
| 10 | REG_BYPASS | O | 接電源旁路電容 |
| 19 | ENABLE_MOSFET | O | 控制外部的電源電壓開(kāi)關(guān) |
（6）電源和接地
SiW1701的數字和模擬電路建議使用單獨的3V電源。電源和接地引腳如表6所列。另外，芯片的中心有一個(gè)可提供更好接地功能的接地腳。
圖3 SiW1701應用電路
3 應用電路設計
操作中，需要SiW1701芯片的無(wú)線(xiàn)電和調制解調器接口、串行編程接口（SPI）和2個(gè)時(shí)鐘輸入。無(wú)線(xiàn)接口允許通過(guò)一個(gè)外部電路與發(fā)射和接收藍牙無(wú)線(xiàn)電信號的天線(xiàn)連接；可以使用外部發(fā)射/接收轉換和功率放大器的控制信號；需要外部阻抗匹配和不平衡變壓器回路來(lái)完成接到天線(xiàn)的接口。調制解調器接口在SiW1701和基帶控制器芯片之間傳輸外部控制的藍牙數據。SiW1701上的可編程接口可以根據需要設備成多種操作模式。接口的編程是通過(guò)內置寄存器來(lái)實(shí)現的。32MHz時(shí)鐘是作為射頻電路時(shí)鐘基準，為大部分內部數字電路提供時(shí)鐘信號，也為外部處理器提供定時(shí)信號。串行編程接口用來(lái)訪(fǎng)問(wèn)SiW1701芯片的內部寄存器。SPI是一個(gè)可以由時(shí)鐘控制加速到4MHz的同步串行接口。SPI通信使用4種信號。SPI_SS，低電平有效，它改變SiW1701選擇。注意在每次數據發(fā)射后，不必終止串行時(shí)鐘。此接口的方框圖如圖2所示。SiW1701應用電路如圖3所示。
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