2.4ghz无线收发芯片nrf24e1的原理及应用
时间：2015-12-21 00:23:24 所属分类：电信技术 浏览量:
摘要：nRF24E1是集成有2.4GHz无线收发器、增强型8051、ADC和其它外设的一款高集成度无线收发芯片，它体积小，功耗低、所需外围元件少，并有很大的价格优势，可代替一些场合的蓝牙应用需求。文中介绍了nRF24E1发芯片的主要特点、内部结构和引脚功能，最后给出
摘要：nRF24E1是集成有2.4GHz无线收发器、增强型8051、ADC和其它外设的一款高集成度无线收发芯片，它体积小，功耗低、所需外围元件少，并有很大的价格优势，可代替一些场合的蓝牙应用需求。文中介绍了nRF24E1发芯片的主要特点、内部结构和引脚功能，最后给出了nRF24E1的无线数据包格式和典型应用电路。 关键词：nRF24E1；ISM频段；蓝牙；无线通信；8051１ ｎＲＦ２４Ｅ１的主要特点ｎＲＦ２４Ｅ１是北欧集成电路公司（ＮＯＲＤＩＣ）推出的一款带２．４ＧＨｚ无线收发器ｎＲＦ２４０１和增强型８０５１内核的无线收发模块。ｎＲＦ２４Ｅ１适用于各种无线设备的短距离互连应用场合，工作于ＩＳＭ（工业、科学和
医学）频段。该器件有１２５个频点，能够实现点对点、点对多点的无线通信，同时可采用改频和跳频来避免干扰。ｎＲＦ２４Ｅ１最大传输速率可达１Ｍｂｉｔ／ｓ，其最大发射功率为０ｄＢｍ，在比较理想环境中，其室内传输距离可达３０～４０米，室外传输距离可达１００～２００米。ｎＲＦ２４Ｅ１的灵敏度为－９０ｄＢｍ，工作电压为１．９Ｖ～３．３Ｖ，工作温度范围为－４０～＋８０℃。ｎＲＦ２４Ｅ１的主要特性如下：● 带有２．４ＧＨｚ无线收发器；● 内含增强型８０５１控制器；● 可工作在低电压１．９Ｖ～３．６Ｖ下；● 内有电压调节器；● 待机电流可低至２μＡ，同时器件还带有唤醒定时器；● 采用０．１８μｍ的ＣＭＯＳ技术制造；● 所需外围器件很少；● 设计简单。２ 引脚功能ｎＲＦ２４Ｅ１采用３６脚ＱＦＮ（６×６ｍｍ）封装，其引脚排列如图１所示，各引脚功能如下：ｎＲＦ２４Ｅ１有１１个数字Ｉ／Ｏ引脚，由Ｐ０口（ＤＩＯ２～ＤＩＯ９）和Ｐ１口（ＤＩＯ０、ＤＩＯ１、ＤＩＮ０）组成，除了ＤＩＮ０只能用于输入外，其余都是双向引脚，而且大部分数字Ｉ／Ｏ有复用功能。Ｐ０口各个引脚的复用功能如表１所列。
表1 P0口引脚的复用功能引 脚P0.7(DIO9)P0.6P0.5P0.4复用功能PWMT1T0INT1引 脚P0.3P0.2P0.1P0.0(DIO2)复用功能INT0TXDRXDGPIO此外，Ｐ０口还有两个控制寄存器Ｐ０ ＡＬＴ和Ｐ０ ＤＩＲ。其中Ｐ０ ＡＬＴ的控制优先级高于Ｐ０ ＤＩＲ。设计时可以通过设定Ｐ０ ＡＬＴ来决定哪些引脚使用复用功能，没有选用复用功能的引脚则为ＧＰＩＯ，而可用Ｐ０ ＤＩＲ来设置这些Ｐ０口是输入还是输出。Ｐ１口只有３个引脚，可设为ＳＰＩ接口或ＧＰＩＯ，ｎＲＦ２４Ｅ１使用ＳＰＩ时，只能作为主机。ＳＰＩ接口的引脚功能如下：Ｐ１．２（ＤＩＮ０）：串行数据输入脚；Ｐ１．１（ＤＩＮ１）：串行数据输出脚；Ｐ１．０（ＤＩＯ０）：串行时钟引脚。ｎＲＦ２４Ｅ１带有９个模拟输入引脚，其中ＡＩＮ０～ＡＩＮ７为ＡＤＣ的８路模拟输入，ＡＲＥＦ为ＡＤＣ参考电压。此外，该器件还有２个天线接口引脚ＡＮＴ１和ＡＮＴ２以及两个晶振引脚ＸＣ１和ＸＣ２。ｎＲＦ２４Ｅ１必须用高精度的晶振，为了支持１Ｍｂｉｔ／ｓ的传输速率，设计时还必须采用１６ＭＨｚ以上的晶振。ｎＲＦ２４Ｅ１的其它引脚还有１２个。其中ＩＲＥＦ用于连接外部偏置参考电阻。其余为电源和接地脚。
图2
３ 内部结构图２是ｎＲＦ２４Ｅ１的内部结构框图和外围元件。从芯片的内部结构图可以看出，ｎＲＦ２４Ｅ１内有增强型８０５１内核、无线收发器ｎＲＦ２４０１、９路１００ｋｓｐｌｓ／ｓ的１０ｂｉｔ模数转换器、ＵＡＲＴ异步串口、ＳＰＩ接口、ＰＷＭ输出、ＲＣ振荡器、看门狗和唤醒定时器，此外，ｎＲＦ２４Ｅ１还内置了专门的稳压电路。在ｎＲＦ２４Ｅ１的内部存储空间中，５１２Ｂ ＲＯＭ用于存储引导程序。上电后，它可将ＥＥＰＲＯＭ中存储的程序下载到４ｋＢ ＲＡＭ的程序运行空间，另外的２５６Ｂ ＲＡＭ为数据存储器。
４ 无线数据包格式和收发器配置字数据包格式是通信协议的重要部分，ｎＲＦ２４Ｅ１的无线数据包格式如下：PerambleADDRPAYLOADCRC其中，Ｐｒｅａｍｂｌｅ是前导码，是由硬件自动加上去的；ＡＤＤＲ是要发送的３２～４０位地址码；ＰＡＹＬＯＡＤ是有效数据；ＣＲＣ是ＣＲＣ校验和，它可由内置ＣＲＣ纠检错硬件电路自动加上，可设为０、８或１６位。ＡＤＤＲ、ＰＡＹＬＯＡＤ和ＣＲＣ的总长度最大为２５６位，因此，设置较短的地址和校验和可以提高传输效率，但会使可靠性降低。无线收发器ｎＲＦ２４０１有一个１４４ｂｉｔ的配置字，该配置字规定了无线收发器的接收地址、收发频率、发射功率、无线传输速率、无线收发模式以及ＣＲＣ校验和的长度和有效数据的长度。在同一时刻，无线收发器只能处于接收或发送模式中的一种，一般以接收模式为待机状态。５ 应用电路ｎＲＦ２４Ｅ１可工作于２．４ＧＨｚ的国际通用ＩＳＭ频段而无需申请无线应用许可证，从而大大方便了开发者和用户。ｎＲＦ２４Ｅ１内置了增强型８０５１控制器，是一种集无线数据接收和发送于一体并可对数据进行处理的片上系统（ＳｏＣ），这使得ｎＲＦ２４Ｅ１的应用系统更为简化，并且大大增强了无线系统的稳定性和可靠性，同时也使得开发变得简单，而且可以降低了成本。
图3
ｎＲＦ２４Ｅ１体积小、功耗低，因此非常适用于对体积和功耗要求较高的应用场合。可广泛应用于计算机外设、无线耳机、玩具、游戏手柄、汽车电子、医疗器械、遥控和工业传感器等方面。图３所示是ｎＲＦ２４Ｅ１的应用电路。图中，ｎＲＦ２４Ｅ１通过ＳＰＩ口与ＥＥＰＲＯＭ进行连接。上电后，电路可在５１２Ｂ ＲＯＭ中存储的引导程序的控制下，通过ＳＰＩ将ＥＥＰＲＯＭ中存储的用户程序传送至ｎＲＦ２４Ｅ１的４ｋＢ ＲＡＭ程序运行空间中， 以把控制的任务转到用户程序，这样通过ＳＰＩ口就可以与其它器件进行通讯了。当上电后，首先必须对无线收发器ｎＲＦ２４０１的配置字进行初始化，这可通过８０５１对配置字写数据来实现。６ 结束语众所周知，蓝牙芯片也工作在２．４ＧＨｚ频段，但由于其成本一直居高不下，产品也很难开发，因此到目前为止，蓝牙的市场产品还很少。另外，市场也尚未出现非要蓝牙不可的应用需求，这样，蓝牙的一些市场定位便能够轻易的被其他更专业的产品所取代，ｎＲＦ２４Ｅ１就是其中很有价格优势和较容易开发的一种，可用来代替一些领域的蓝牙应用需求。（完）
2.4ghz无线收发芯片nrf24e1的原理及应用 :
转载请注明来自：http://www.zazhifabiao.com/lunwen/gcjs/dxjs/33582.html
