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2.4GHz射频收发芯片nRF2401及其应用

2010-04-062090武汉理工大学 郑启忠 朱宏辉 耿四军

4. 器件配置

nRF2401 的所有配置工作都是通过CS、CLK1 和DATA 三个引脚完成,把其配置为ShockBurstTM 收发模式需要15 字节的配置字,而如把其配置为直接收发模式只需要2 字节的配置字。由上文对nRF2401 工作模式的介绍,我们可以知道,nRF2401 一般工作于ShockBurstTM 收发模式,这样,系统的程序编制会更加简单,并且稳定性也会更高,因此,下文着重介绍把nRF2401 配置为ShockBurstTM 收发模式的器件配置方法。

ShockBurstTM 的配置字使nRF2401 能够处理射频协议,在配置完成后,在nRF2401 工作的过程中,只需改变其最低一个字节中的内容,以实现接收模式和发送模式之间切换。ShockBurstTM 的配置字可以分为以下四个部分:
数据宽度:声明射频数据包中数据占用的位数。这使得nRF2401 能够区分接收数据包中的数据和CRC 校验码;
地址宽度:声明射频数据包中地址占用的位数。这使得nRF2401 能够区分地址和数据;
地址:接收数据的地址,有通道1 的地址和通道2 的地址;
CRC:使nRF2401 能够生成CRC 校验码和解码。
当使用nRF2401 片内的CRC 技术时,要确保在配置字中CRC 校验被使能,并且发送和接收使用相同的协议。nRF2401 配置字的各个位的描述如表3 所示。
表3:nRF2401 配置字描述

在配置模式下,注意保证PWR_UP 引脚为高电平,CE 引脚为低电平。配置字从最高位开始,依次送入nRF2401。在CS 引脚的下降沿,新送入的配置字开始工作。

5. 应用电路

图2 为nRF2401 的应用电路

由图可知,其只需要14 个外围元件。nRF2401 应用电路一般工作于3V,它可用多种低功耗微控制器进行控制。在设计过程中,设计者可使用单鞭天线或环形天线,上图为50 欧姆单鞭天线的应用电路。在使用不同的天线时,为了得到尽可能大的收发距离,电感电容的参数应适当调整。

6. PCB 设计

PCB 设计对nRF2401 的整体性能影响很大,所以PCB 设计在nRF2401 收发系统的开发过程中主要的工作之一,在PCB 设计时,必须考虑到各种电磁干扰,注意调整电阻、电容和电感的位置,特别要注意电容的位置。
nRF2401 的PCB 一般都是双层板,底层一般不放置元件,为地层,顶层的空余地方一般都敷上铜,这些敷铜通过过孔与底层的地相连。直流电源及电源滤波电容尽量靠近VDD 引脚。nRF2401 的供电电源应通过电容隔开,这样有利于给nRF2401 提供稳定的电源。在PCB 中,尽量多打一些通孔,使顶层和底层的地能够充分接触。

7. 结束语

nRF2401 通过ShockBurstTM 收发模式进行无线数据发送,收发可靠,其外形尺寸小,需要的外围元器件也少,因此,使用方便,在工业控制、消费电子等各个领域都具有广阔的应用前景。
 

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