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Semtech射頻集成電路SX1230、SX1210/13在

作者: 時(shí)間:2011-11-02 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏
1.引言

隨。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,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.射頻芯片產(chǎn)品

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。

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.發(fā)送器

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。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。

Semtech射頻集成電路SX1230、SX1210/13在
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。

MCU模式應用電路圖
圖 3:MCU模式應用電路圖

SX1230和單片機的接口分為SPI和RF兩部分,單片機通過(guò)SPI接口對SX1230進(jìn)行參數配置;通過(guò)RF接口發(fā)送數據包。其它工作包括按鍵、顯示、建立數據包等均由單片機完成。

單片機控制模式適用于按鍵數目較多、RF協(xié)議或數據包格式較復雜的遙控器方案。

6./13接收器

/13是Semtech的集成UHF頻段接收器。用于868MHz、915MHz頻段,而SX1213用于433MHz頻段,其它各參數完全相同且管腳兼容。SX120/13的接收電流不到3mA,為業(yè)界最低,與競爭對手相比,接收電流要低6倍。設計應用于無(wú)線(xiàn)報警器、安全,家庭自動(dòng)化中的傳感器網(wǎng)絡(luò ),以及自動(dòng)化抄表領(lǐng)域。

該器件支持FSK數據速率為1.56~200kbps,OOK數據速率高達32kbps。25kbps時(shí)FSK調制的接收器靈敏度為 -107dBm;2kbps時(shí)OOK接收器靈敏度為-113dBm。此外,該芯片符合歐洲(ETSI EN 300-220 V2.1.1)和南美(FCC Part 15.247和15.249)規范標準。所有主要的RF通信參數是可編程的,其中大部分可以動(dòng)態(tài)設置。

器件采用TQFN-32 (5x5)封裝,還具有接收同步字識別、曼切斯特解碼和數據去白化、CRC校驗,以及用于接收數據、時(shí)鐘同步和恢復的內置位同步器。

SX1210/13簡(jiǎn)化框圖
圖 4:SX1210/13簡(jiǎn)化框圖

7.應用實(shí)例

7.1.獨立模式遙控器

對于一些按鍵較少的家電遙控器,SX1230的單獨模式提供了一個(gè)很好的解決方案。通過(guò)二極管編碼電路,最多可以實(shí)現15個(gè)按鍵;如果要求的按鍵少于4個(gè),還可以直接使用SX1230提供的4個(gè)按鍵接口引腳。

15鍵獨立模式遙控器電路圖
圖 5:15鍵獨立模式遙控器電路圖

7.2.單片機控制模式遙控器

當遙控器的應用要求多于15個(gè)按鍵或RF協(xié)議、數據包比較復雜時(shí),可以使用SX1230的單片機模式實(shí)現。下圖顯示了一個(gè)電路板尺寸是4x22cm的42鍵遙控器樣機照片,這個(gè)遙控器同時(shí)兼容紅外方式。

42鍵單片機模式遙控器樣機電路板
圖 6:42鍵單片機模式遙控器樣機電路板

8.結語(yǔ)

本文主要介紹了Semtech的射頻SX1230、SX1210/13在家電遙控器中的應用。由于Semtech的射頻具有外圍電路簡(jiǎn)單、功耗低、射頻參數用戶(hù)可編程、支持多種調制模式、生產(chǎn)中免調試等優(yōu)點(diǎn),用戶(hù)無(wú)需掌握專(zhuān)業(yè)的射頻相關(guān)知識也可以開(kāi)發(fā)出性能穩定可靠的射頻應用。

紅外遙控器相關(guān)文章:紅外遙控器原理


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