射频nrf9e5与无线耳机系统设计

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1、射频NRF9E5与无线耳机系统设计2013年2月25日 来源:大比特半导体器件网    通过利用Nodic提供的射频SoC(片上系统)nRF9E5模块，设计了符合耳机剖面的具有良好性能的无线耳机系统，并说明无线收发系统框架、各个组成部分、工作方式。在此基础上，给出了系统的软硬件设计以及耳机系统的通讯机制和流程。最后，论述了该方案的优点。本文所述无线耳机在设计上有两个特：一是印刷线路板体积一定要小;二是作为电池供电的电子产品，一定要求把线路的功耗设计得非常低。根据以上第一点原则，在设计中一是要尽可能的采用集成度高的贴片封装芯片，二是芯片的外围元件一定要少;根据第二原则，除了采

2、用低功耗芯片设计产品外，产品中在守候状态时应使电源间歇脉冲供电。NordicVLSI公司推出的射频收发芯片nRF9E5特别适合我们的要求。该芯片内置nRF905433/868/915MHz收发器、8051兼容微控制器和4输入10位80kspsAD转换器，是真正的系统级芯片。内置nRF905收发器与nRF905芯片的收发器一样，可以工作在ShockBurstTM(自动处理前缀、地址和CRC)方式。内置电压调整模块，最大限度地抑制噪音，为系统提供1.9V到3.6V的工作电压。nRF9E5符合美国通信委员会和欧洲电信标准学会的相关标准。由于nRF905功耗低，工作可靠，因此很适用

3、于无线耳机设计。1.nRF9E5功能介绍1.1控制器nRF9E5的片内微控制器与标准8051兼容，其中断控制器支持5个扩展中断源：ADC中断、SPI中断、RADIO1中断、RADIO2中断和唤醒定时器中断。片内控制器还有3个与8052相同的定时器。1个和8051相同的串口，可以用定时器1和定时器2来作为异步通信的波特率产生器。此外，还扩展了2个数据指针，以方便于从XRAM区读取数据。微处理器中有256B的数据RAM和512B的ROM。上电复位或软件复位后，处理器自动执行ROM引导区中的代码。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

4、的RAM也可作存储数据用。微控中还包含SPI接口，引脚有MISO(接收EEPROM的SDO送来的数据)、SCK(给EEPROM的SCK提供时钟信号)、MOSI(送数据到EEPROM的SDI)、EECSN(给EEPROM的CSN送使能信号)。SPI口的MISO、SCK和MOSI与P1口的低3位重用，通过寄存器SPI_CTRL控制来控制功能间的撤换。SPI硬件不产生任何片选信号，可以用GPIO口来进行片选。通常，系统上电时，SPI自动和片外25320相连。当程序加载完成后，MISO(P1.2)、MOSI(P1.0)和SCK(P1.0)可能会用作其它用途，比如其它的SPI器件或G

5、PIO。这使得nRF9E5其内置的微控制器的功能十分强大。1.2射频收发器nRF9E5收发器通过内部并行口或内部SPI口与其它模块进行通信，具有同单片射频收发器nRF905相同的功能。收发器通过片内MCU的并行口或SPI口与微控制器通信，数据准备好，载波检测和地址匹配信号能够作为微控制器和中断。nRF9E5工作于433/868/915MHzISM频段。收发器由1个完整的频率合成器、1个功率放大器、1个调节器和2个接收器组成。输出功率、频道和其它射频参数可通过对特殊功能寄存器RADIO(0xA0)编程进行控制。发射模式下，射频电流消耗为11mA，接收模式下为12.5mA。为了

6、节能，可通过程序控制收发器的开/关。1.2.1nRF9E5收发方式的选择与nRF401和nRF903不同的是，nRF9E5使用SPI接口进行单片机与无线模块间的数据传输。这部分在nRF9E5片内的8051内核与nRF905射频收发器之间完成。nRF9E5的收发器有三种工作方式，ShockBurst接收(RX)方式、ShockBurst发送(TX)方式和空闲方式。当收发器在空闲方式下，微控器依然在运行。nRF9E5收发器的工作方式由特殊功能寄存器TRX_CE和TX_EN决定，具体见表1所列。表1nRF9E5工作模式nRF9E5使用NordicVLSI公司的ShockBurst

7、的特性，进行高速的数据传输。与射频数据相关的协议由nRF9E5片内的nRF905收发器自动处理。nRF9E5只用简单的SPI接口便能和nRF905进行数据传输，数据传输的速度取决于SPI接口的速度，这个可以在nRF9E5片内8051内核中进行配置。ShockBurst实现低速数据输入，高速数据输出，从而降低了系统的平均能耗。在ShockBurst接收方式下，当收到一个有效地址的射频数据包时，地址匹配寄存器位(AM)和数据准备好寄存器位(DR)通知片内MCU把数据读出。在ShockBurst　发送方式下，nRF9E5