單片2.4GHz無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片nRF24E1的應用

摘  要: 本文給出了在一個(gè)短程的通信系統中應用nRF24E1的實(shí)例。

關(guān)鍵詞: 無(wú)線(xiàn)收發(fā)器；nRF24E1

引言
nRF24E1是Nordic公司推出的一顆嵌入了高性能單片機內核的高速1Mbps單片無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片。
與藍牙相比，nRF24E1沒(méi)有復雜的通信協(xié)議，完全對用戶(hù)透明，同種產(chǎn)品之間可以自由通信。更重要的，nRF24E1比藍牙產(chǎn)品更便宜，具有成本優(yōu)勢。所以nRF24E1是業(yè)界體積小、功耗少、外圍元件少的低成本射頻系統級芯片。

nRF24E1
無(wú)線(xiàn)收發(fā)一體芯片nRF24E1框圖如圖1所示。
nRF24E1嵌入2.4GHz無(wú)線(xiàn)內核nRF2401，具有全球開(kāi)放的2.4GHz頻段，125個(gè)頻道，可滿(mǎn)足多頻及跳頻需要。集成增強型8051微處理器內核，9路10位ADC，采樣速率100kHz，內置電壓基準、電源檢測，可配置PWM輸出，UART異步串口，SPI同步通信串口；內置CRC效驗和多點(diǎn)通信控制，適合點(diǎn)對多點(diǎn)通信。
使用1.9~3.6V電源，極少的外圍電路，發(fā)射功率、工作頻率等所有工作參數全部通過(guò)軟件設置完成，所有高頻元件包括電感、振蕩器等已經(jīng)全部集成在芯片內部，一致性良好，性能穩定且不受外界影響。而且每個(gè)芯片可以通過(guò)軟件設置最多40位地址，只有收到本機地址時(shí)才會(huì )輸出數據(提供一個(gè)中斷指示)，編程很方便。內置CRC糾檢錯硬件電路和協(xié)議，對于軟件開(kāi)發(fā)人員的編程非常方便，由于無(wú)需由單片機完成糾檢錯的運算，可以降低無(wú)線(xiàn)應用開(kāi)發(fā)的難度。
采用DuoCeiver技術(shù)可以同時(shí)接收兩個(gè)nRF2401的數據。其基本原理是DuoCeiver為同時(shí)雙信道接收模式， nRF24E1可以通過(guò)一個(gè)天線(xiàn)接口從相隔8MHz的兩個(gè)1 Mbps發(fā)射機(例如：nRF24E1，nRF2401或nRF2402)接收數據。兩個(gè)數據信道的輸出反饋到兩套獨立接口引腳上：
數據信道1：CLK1, DATA, DR1
數據信道2：CLK2, DOUT2, DR

圖1  nRF24E1框圖


圖 2  DuoCeivertm同時(shí)雙接收信道

而DuoCeiver技術(shù)為RX提供兩個(gè)獨立的專(zhuān)用數字信道，代替了對兩個(gè)單獨接收系統的要求。圖2所示DuoCeiver同時(shí)雙接收信道。數字信道2的頻率比數字信道1高出8MHz，才能保證正常接收。
nRF24E1還具有高速率1Mbps，高于藍牙，有高數據吞吐量。內置WTD看門(mén)狗，帶有數據時(shí)隙和數據時(shí)鐘恢復。

應用電路


圖3  nRF24E1連接單端50W天線(xiàn)的RF電路

nRF24E1連接單端50W天線(xiàn)的RF電路圖示于圖3。
該電路圖包含了在一個(gè)短射程的通信系統中實(shí)現nRF24E1所需的全部電路。布線(xiàn)圖周?chē)杏玫降臄底諭/O信號，A/D輸入均可與用戶(hù)使用的外設部分相聯(lián)。nRF24E1所需的串行EEPROM的程序代碼包含在電路中，EEPROM是標準的2XX320 SPI型。電路自帶供電和接地，這部分應用電路的供電應與任何高電流的外設供電濾波分離。單端50W天線(xiàn)使用一個(gè)不同的單端匹配網(wǎng)絡(luò )。
實(shí)際應用中應注意以下幾點(diǎn)：
可用頻帶通過(guò)局部調節來(lái)決定；
晶振頻率應從4，8，12，16和20MHz這五個(gè)配置表指定的不同值中選擇，通常數據率為1Mbps時(shí)使用16MHz；
數據率只能是250kbps或1000kbps；
非嵌入式天線(xiàn)的負載阻抗為400W?！?

參考文獻
1.  Nordic VLSI. 2.4Ghz RF transceiver with embedded 8051 compatible microcontroller and 9 input, 10 bit ADC. 2003.7
2.  Nordic VLSI. nRF24E1 and nRF24E2 RF layouts. 2003.5