系统芯片nrf24e1及其在无绳电话中的应用

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1、系统芯片nRF24E1及其在无绳电话中的应用

2、第1摘要：首先，简要介绍系统级RF收发芯片nRF24E1的各个功能模块及其特性。然后，分析无绳的工作原理，介绍怎样用nRF24E1在无绳中实现话音信号的无线接收和发送。最后，给出实际应用中的一些体会。关键词：nRF24E1射频无线通信无绳8051引言nRF24E1收发器和nRF24E2发射器是NordicVLSI推出的两种系统级芯片，采用先进的0。18μsCMOS工艺、6mm×6mm的36引脚QFN封装；以nRF2401/02芯片结构为基础，将射频、8051MCU、9输入12位ADC、1

3、25通道、UART、SPI、P、RTC、bps，输出功率0dBm；不需要外接SA区进行数据传递，nRF24E1的CPU还集成2个数据指针。nRF24E1微控制器的时钟直接泉于晶振。微处理器中有256字节的数据RAM和512字节的ROM。上电复位或软件复位后，处理器自动执行ROM中引导区的代码。用户程序通常是在引导区的引导下，从EEPROM加载到1个4KB的RAM中，这个4KB的RAM也可作存储数据用。如果应用当中不用掩膜ROM（也即内含的ROM），程序代码必须从外部非易失性存储器中加载。比较常见的是通过SPI接口扩展型号为25320

4、的EEPROM。为了控制一些标准8051没有的功能，nRF24E1增加了一些特殊功能寄存器，如RADIO（P2）、ADCCON、ADCDATAH、ADCDATAL、ADCSTATIC、PCON、PDUTY等。其P0和P1也和标准8051有所不同，其它的特殊功能豁口与标准8051相同。（3）P和SPI接口nRF24E1具有一个可编程控制的P输出。使用时，通过程序改变DIO9（即P0.9）的功能，并可编程决定P工作于6位、7位或8位。SPI（串行外设接口）的3个口与GPIO（DIN0、DION0和DION1）和RF收发器重用。SPI硬件

5、不产生任何片选信号，通常用GPIO的位（P0口）作为外部SPI设备的片选口。（3）RTC唤醒定时器、输出。音频的发前过滤、发后过滤和放大必须在片外进行。用nRF24E1进行无绳的数据传输的基本原理如图2所示。（2）A/D转换nRF24E1片内ADC的采样信号，在不够一个RF数据包之前，存储在微控制器8051中。采样数据满包后，8051一边存储下一个新的数据包，一边把已满的数据包转换到RF前端去。在ShockBurst通信方式下，每包为24个字节或3ms的音频采样信号。在没有音频信号输入的时候，可以减少输出或只输出很短的状态信息。这样

6、，既减少数据传输的任务，同时也减少系统功耗。在系统设计时，这种节能方法必须在发送端实现。（3）射频通信射频连接必须能够保证双向都为64kb/s数据速率，并且要求这个连接是全双工的，即两个收发器能同时工作。由于ShockBurst特性，所有与协议相关的操作都由硬件来处理。虽然nRF24E1使用的是低速的8051微控制器，但无线传输速度可达到1Mb/s。在初始化配置后，nRF24E1就可对射频收发器进行控制。时隙由采样频率决定（8kHz=125μs）。每个时隙，A/D必须被读取1次，P的值也被更新1次。主从收发器在进行数据传送之前必须先

7、同步化（握手）。RF使用的数据包可定为248位（8位引导信号+16位CRC+32位地址+24字节有用数据），因此，每个数据包含有24个采样信号。为了达到实时要求，必须3ms发送1次。（4）D/A转换当RF前端收到1个有效的数据包，微控制器收到1个RF接收中断时，接收到的数据包中的有效数据部分可用RF前端的I/O豁口分离出来，然后，再把分离出的有效数据部分存储起来作为P的输出信号。P输出通过8位P引擎来驱动，不需要微控制器分担处理任务。nRF24E1中P调制器的最大载波频率为64kHz，这个频率易于数据接收后的过滤。4结论经使用证明，

8、nRF24E1非常适合用作无绳的收发模块，它有以下优点：*nRF24E1内嵌8051，更易于减小体积；*不必编写压缩音频信号的代码；*更易于实现高音质、安全的通信；*2.4GHz的收发频段为全球开放频段；*电池监管更方便，且功耗低，用120mAh的电池，可以达到13小时的通话时间或1200小时的待机时间；*nRF24E1的GPIO使得扩展其它功能，如音量控制、LED指示等更加容易。