基于MC33591/MC33592的315MHz/434MHz OOK/FSK接收電路設計

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)電接收；OOK/FSK解調；MC33591/MC33592

ＭＣ３３５９１／ＭＣ３３５９２是一個(gè)單片集成接收器，該芯片內含６６０ｋＨｚ的中頻帶通濾波器、完整的ＶＣＯ、可消除鏡像的混頻器、曼徹斯特編碼時(shí)鐘再生電路以及完整的ＳＰＩ接口?？捎糜谠O計３１５ＭＨｚ／４３４ＭＨｚ ＯＯＫ／ＦＳＫ接收電路。

１?。停茫常常担梗保?ＭＣ３３５９２的引腳功能

ＭＣ３３５９１采用ＬＱＦＰ２４封裝形式，其引腳排列如圖１所示，各引腳功能如表１所列。

表1 MC33591/MC33592引腳功能描述

２　內部結構與工作原理

ＭＣ３３５９１／ ＭＣ３３５９２的射頻部分由能消除鏡像干擾的混頻器、６６０ｋＨｚ的中頻帶通濾波器、自動(dòng)增益控制級和ＯＯＫ／ＦＳＫ解調器組成?？刂撇糠謩t包含有數據管理器、配置寄存器、串行接口、狀態(tài)控制器等。其ＳＰＩ接口可對調制方式進(jìn)行編程選擇。電路的數據可以從比較器輸出，或者在數據管理器使能時(shí)從ＳＰＩ端口輸出。

２．１ 本機振蕩器

由于ＰＬＬ環(huán)路濾波器已被集成在ＩＣ中，因此實(shí)際應用中的元器件數值可以根據本振參數在ＰＦＤ引腳通過(guò)一個(gè)外部濾波器作略微的改進(jìn)。使用者可以通過(guò)附加外部濾波器來(lái)選擇最佳工作狀況。鎖相環(huán)電路增益可以由ＰＧ位編程設置，該位置為１時(shí)，環(huán)路為低增益狀態(tài)。

２．２ 通信協(xié)議

用ＭＣ３３５９１／ＭＣ３３５９２進(jìn)行通信時(shí)，數據通過(guò)曼徹斯特編碼后的占空系數：在ＯＯＫ模式為４８％～５２％，而在 ＦＳＫ模式時(shí)為４５％～５５％。此外，該通信協(xié)議編碼還包括前同步（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）、ＩＤ（識別）、報頭（Ｈｅａｄｅｒ）字和數據等。其中ＩＤ（識別）字的內容是按曼徹斯特編碼，并被預先裝入電路中的配置寄存器２。識別字傳輸速率與數值傳輸速率一致。

為了與識別或報頭字編碼不同，前同步字的內容必須仔細定義。

報頭字應當是４位曼徹斯特編碼“０１１０”或者是它的補碼。

一般數據（Ｄａｔａ）應緊跟報頭而沒(méi)有任何延遲。數據由一個(gè)信息結束命令?Ｅｎｄ－ｏｆ－Ｍｅｓｓａｇｅ ＥＯＭ?結束，ＥＯＭ由２個(gè)ＮＲＺ連續的１或０組成。當采用ＦＳＫ調制時(shí)，數據由一個(gè)ＥＯＭ結束，而不能簡(jiǎn)單地被射頻信號終止。

圖２給出了一個(gè)帶有前同步字、識別字、報頭字并跟隨２數據位及結束字的完整信號，前同步通常放在識別和報頭兩個(gè)字的前面。

圖３是一個(gè)使用ＩＤ檢測的完整信號示意圖。當接收機進(jìn)入等待模式時(shí)，通常需要的設置時(shí)間一般為１ｍｓ。

２．３ 數據管理器

數據管理器功能模塊有五個(gè)用途，分別為ＩＤ（識別）字檢測、 報頭識別、時(shí)鐘再生、ＳＰＩ通道上的數據輸出和時(shí)鐘再生、信息結束檢測。

２．４ 串行接口

接收機（ＲＯＭＥＯ２）和微控制器一般通過(guò)串行外部接口ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）進(jìn)行通信。如果不用ＳＰＩ 接口，復位端ＰＯＲ ?Ｐｏｗｅｒ Ｏｎ Ｒｅｓｅｔ?將設置接收機為默認結構來(lái)完成正確的操作。ＳＰＩ接口通過(guò)以下三個(gè)輸入／輸出端來(lái)實(shí)現操作：

（１）串行時(shí)鐘ＳＣＬＫ；

（２）主控輸出受控輸入ＭＯＳＩ；

（３）主控輸入受控輸出ＭＩＳＯ。

主設時(shí)鐘通過(guò)ＭＯＳＩ和ＭＩＳＯ對數據輸入／輸出進(jìn)行同步，主設備和從設備可在８個(gè)時(shí)鐘周期內交換一個(gè)字節信息。操作時(shí)由主設備產(chǎn)生ＳＣＬＫ時(shí)鐘并輸入到從設備。ＭＯＳＩ在主設備中被配置為輸入，而在從設備中則作為輸出線(xiàn)；當主設備的ＭＩＳＩ線(xiàn)配置為輸出時(shí)，它在從設備中又作為輸入線(xiàn)。

ＭＩＳＯ和ＭＯＳＩ線(xiàn)一般向一個(gè)方向傳輸串行數據，并且最高位先發(fā)送。數據在ＳＣＬＫ的下降沿有效，在ＳＣＬＫ的上升沿移動(dòng)。當沒(méi)有數據輸出時(shí)，ＳＣＬＫ和ＭＯＳＩ強制為低電平。使用Ｍｏｔｏｒｏｌａ的微控制器時(shí)，其時(shí)鐘相位和極性控制位ＳＰＩ必須設置為ＣＰＯＬ＝０，ＣＰＨＡ＝１。

２．５ 配置寄存器

在配置模式中，只要在復位端（ＲＥＳＥＴＢ）保持一個(gè)長(cháng)時(shí)間的低電平，微控制器將作為主設在ＳＣＬＫ上提供時(shí)鐘信號，并在ＭＯＳＩ線(xiàn)上提供控制和配置位。如果不用默認配置，微控制器（ＭＣＵ）將通過(guò)寫(xiě)入配置字到配置寄存器來(lái)改變配置。配置寄存器的內容可以返回到微控制器并進(jìn)行檢測。

當ＲＥＳＥＴＢ引腳為高電平時(shí)，如果數據管理器被使能（ＤＭＥ＝１），接收機將作為主設在ＭＯＳＩ線(xiàn)上發(fā)送接收到的數據，同時(shí)在ＳＣＬＫ上發(fā)送接收到的時(shí)鐘信號。

圖3

當接收機ＳＰＩ由主設（工作模式）變?yōu)閺脑O（配置模式）或者由從設變?yōu)橹髟O時(shí)，在模式轉換前，ＭＣＵ中的ＳＰＩ推薦設置為從設。

在接通電源時(shí)，ＰＯＲ首先復位內部寄存器，以使接收機系統被設置在默認模式。在這個(gè)配置中，ＳＰＩ是不使能的，同時(shí)接收機將在ＭＯＳＩ線(xiàn)上發(fā)送原始數據。實(shí)際上，默認配置可使電路作為一個(gè)沒(méi)有外部控制的獨立接收機來(lái)運行。

ＭＣ３３５９１／ＭＣ３３５９２有三個(gè)配置寄存器ＣＲ１～ＣＲ３。其中配置寄存器１（ＣＲ１）控制３個(gè)寄存器的存?。ㄗx或寫(xiě)），主要用于選擇載波頻率、設置數據調制方式、控制選通振蕩器使能、定義選通比、控制數據管理器使能、定義報頭字等。配置寄存器２（ＣＲ２）用于定義識別字的內容。配置寄存器３（ＣＲ３）則用于定義數據速率、設置混頻器增益、控制ＭＩＸＯＵＴ引腳的轉換、設置相位比較器增益等。

２．６ 接收機的模式

通電復位后，接收機一般有三種不同的模式，第一種是睡眠模式，也就是低功耗模式。第二種是配置模式，用于對內部寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)操作，在這種模式中，ＳＰＩ處于從設位置并且接收機被使能。晶體振蕩器振蕩為ＳＰＩ產(chǎn)生時(shí)鐘信號。解調的數據可由ＤＭＤＡＴ讀出，但是不能通過(guò)ＳＰＩ發(fā)送。第三種為工作模式，處于該模式時(shí)，接收機可以等待射頻信號或接收信息。

３ ＭＣ３３５９１／５９２的應用電路

ＭＣ３３５９１／ＭＣ３３５９２的應用電路如圖４所示。該電路在３１５ＭＨｚ時(shí)應選擇９．８６４３７５ＭＨｚ晶振，而在４３４ＭＨｚ時(shí)則應選１３．５８０６２５ＭＨｚ的晶振。采用ＦＳＫ調制時(shí)，圖４中的低通濾波電容Ｃ２的值與數據速率的關(guān)系如表２所列。

表2 采用FSK調制時(shí)C2與數據速率的關(guān)系