射頻nrf9e5與無線耳機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、射頻NRF9E5與無線耳機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2013年2月25日來源:大比特半導(dǎo)體器件網(wǎng)通過利用Nodic提供的射頻SoC(片上系統(tǒng))nRF9E5模塊，設(shè)計(jì)了符合耳機(jī)剖面的具有良好性能的無線耳機(jī)系統(tǒng)，并說明無線收發(fā)系統(tǒng)框架、各個(gè)組成部分、工作方式。在此基礎(chǔ)上，給出了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)以及耳機(jī)系統(tǒng)的通訊機(jī)制和流程。最后，論述了該方案的優(yōu)點(diǎn)。本文所述無線耳機(jī)在設(shè)計(jì)上有兩個(gè)特：一是印刷線路板體積一定要小二是作為電池供電的電子產(chǎn)品，一定要求把線路的功耗設(shè)計(jì)

2、得非常低。根據(jù)以上第一點(diǎn)原則，在設(shè)計(jì)中一是要盡可能的采用集成度高的貼片封裝芯片，二是芯片的外圍元件一定要少根據(jù)第二原則，除了采用低功耗芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)品外，產(chǎn)品中在守候狀態(tài)時(shí)應(yīng)使電源間歇脈沖供電。NdicVLSI公司推出的射頻收發(fā)芯片nRF9E5特別適合我們的要求。該芯片內(nèi)置nRF905433868915MHz收發(fā)器、8051兼容微控制器和4輸入10位80kspsAD轉(zhuǎn)換器，是真正的系統(tǒng)級芯片。內(nèi)置nRF905收發(fā)器與nRF905芯片的收發(fā)器

3、一樣，可以工作在ShockBurstTM(自動處理前綴、地址和CRC)方式。內(nèi)置電壓調(diào)整模塊，最大限度地抑制噪音，為系統(tǒng)提供1.9V到3.6V的工作電壓。nRF9E5符合美國通信委員會和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于nRF905功耗低，工作可靠，因此很適用于無線耳機(jī)設(shè)計(jì)。1.nRF9E5功能介紹1.1控制器nRF9E5的片內(nèi)微控制器與標(biāo)準(zhǔn)8051兼容，其中斷控制器支持5個(gè)擴(kuò)展中斷源：ADC中斷、SPI中斷、RADIO1中斷、RADIO

4、2中斷和喚醒定時(shí)器中斷。片內(nèi)控制器還有3個(gè)與8052相同的定時(shí)器。1個(gè)和8051相同的串口，可以用定時(shí)器1和定時(shí)器2來作為異步通信的波特率產(chǎn)生器。此外，還擴(kuò)展了2個(gè)數(shù)據(jù)指針，以方便于從XRAM區(qū)讀取數(shù)據(jù)。微處理器中有256B的數(shù)據(jù)RAM和512B的ROM。上電復(fù)位或軟件復(fù)位后，處理器自動執(zhí)行ROM引導(dǎo)區(qū)中的代碼。用戶程序通常是在引nRF9E5使用NdicVLSI公司的ShockBurst的特性，進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳輸。與射頻數(shù)據(jù)相關(guān)的協(xié)議由

5、nRF9E5片內(nèi)的nRF905收發(fā)器自動處理。nRF9E5只用簡單的SPI接口便能和nRF905進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣热Q于SPI接口的速度，這個(gè)可以在nRF9E5片內(nèi)8051內(nèi)核中進(jìn)行配置。ShockBurst實(shí)現(xiàn)低速數(shù)據(jù)輸入，高速數(shù)據(jù)輸出，從而降低了系統(tǒng)的平均能耗。在ShockBurst接收方式下，當(dāng)收到一個(gè)有效地址的射頻數(shù)據(jù)包時(shí)，地址匹配寄存器位(AM)和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好寄存器位(DR)通知片內(nèi)MCU把數(shù)據(jù)讀出。在ShockBur

6、st發(fā)送方式下，nRF9E5自動給要發(fā)送的數(shù)據(jù)加上前綴和CRC校驗(yàn)。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完后，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好寄存器位(DR)會通知MCU數(shù)據(jù)已經(jīng)處理完畢。當(dāng)系統(tǒng)沒有發(fā)送和接收任務(wù)時(shí)，其進(jìn)入空閑方式。nRF9E5在空閑方式下，一旦有任務(wù)要處理時(shí)，其能夠在很短的時(shí)間內(nèi)就進(jìn)入ShockBurst接收方式和ShockBurst發(fā)送方式。空閑方式下，晶體振蕩器依然工作，配置字中的內(nèi)容不至于丟失。1.2.2nRF9E5收發(fā)時(shí)的載波檢測功能對于nRF9E5而言，其

7、最大的優(yōu)點(diǎn)是具有載波檢測功能。在ShockBurst接收方式下，當(dāng)出現(xiàn)nRF9E5工作信道內(nèi)的射頻載波時(shí)，載波檢測引腳(CD)被置高，這個(gè)特性很好的避免了同一工作頻率下不同發(fā)射器數(shù)據(jù)包之間的碰撞，有效的防止了信號的干擾。當(dāng)收發(fā)器準(zhǔn)備發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，它首先進(jìn)入接收方式并探測所工作的信道是否空閑。載波檢測的標(biāo)準(zhǔn)一般比靈敏度低5dB，比如，靈敏度為100dBm，載波檢測功能探測低至105dBm的載波。也就是說，載波低于105dBm，載波檢測信號為