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[讨论] NRF905无线收发模块的基本特点和工作方式
2018-8-10 14:48:31  405 SPI接口 nRF905
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nrf905模块介绍  nRF905是挪威Nordic公司推出的一款单片射频发射器芯片,采用32引脚5mm&TImes;5mm QFN封装,工作于433、868、915MHz 3个ISM(工业、科学和医学)频道,其中国内433频段可以免费使用。nRF905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能组成,不需要外加声表滤波器也可以有良好的通信效果。nRF905使用SPI接口可以和任何MCU进行通信,其中地址、输出功率和通信频道可通过程序进行配置,所以可以用于多机通信。

  nRF905融合了ShockBurstTM技术,可以自动处理数据包字头,且内置CRC校验功能,确保数据可靠传输。nRF905功耗很低,在以-10dBm的功率发射时,工作电流也只有11mA;而对应接收机的工作电流只有12.5 mA,芯片可以软件设置空闲模式、关机模式,易于节能设计。适合工业数据采集、无线报警及安全系统等诸多领用。

  
  nRF905基本特点
  (1) 433Mhz 开放ISM 频段免许可证使用;

  (2) 最高工作速率50kbps,通信距离可达300米左右;

  (3) 高效GFSK调制,抗干扰能力强,特别适合工业控制场合;

  (4) 工作频率可软件设置,满足多点通信和跳频通信需要;

  (5) 内置硬件8、16位CRC 检错和点对多点通信地址控制;

  (6) 低功耗1.9 - 3.6V 工作,待机模式下状态仅为2.5uA;

  (7) 收发模式切换时间仅 650us;

  (8) SPI编程接口,可软件设置地址,地址多达2的32次方;

  (9) 集成地址匹配、载波侦听、收发完成状态指示功能;

  (10) TX Mode: 在+10dBm情况下,电流为30mA; RX Mode: 12.2mA;

  (11) 标准2.54mm DIP间距接口,便于嵌入式应用;

  
  nrf905性能参数
  1、422.4~473.5MHz工作频段

  2、512个通讯频道,满足多点通讯、分组、跳频等应用需求,通道切换时间≤6us

  3、发射功率可设置为:10dBm、6dBm、-2dBm和-10dBm

  4、通过SPI接口与MCU连接

  5、支持50kbps传输速率

  6、ShockBurst传输模式,自动生成前导码和CRC校验码

  7、工作电压范围:1.9V~3.6V,待机模式下电流仅为12.5μA

  8、工作温度范围:-40℃~+85℃
  nrf905工作方式
  nrf905在掉电模式和待机模式状态时可以对其各个工作参数进行设置即编程。

  
  nrf905器件配置
  nRF905的所有配置都通过SPI接口进行。SPI接口由5个寄存器组成,一条SPI指令用来决定进行什么操作。SPI接口只有在掉电模式和Standby模式是激活的。

  1)状态寄存器(Status-Register)

  寄存器包含数据就绪DR和地址匹配AM状态。

  2)RF配置寄存器(RF-ConfiguraTIon Register)

  寄存器包含收发器的频率、输出功率等配置信息。

  3)发送地址(TX-Address)

  寄存器包含目标器件地址,字节长度由配置寄存器设置。

  4)发送有效数据(TX-Payload)

  寄存器包含发送的有效ShockBurst数据包数据,字节长度由配置寄存器设置。

  5)接收有效数据(RX-Payload)

  寄存器包含接收到的有效ShockBurst数据包数据,字节长度由配置寄存器设置。在寄存器中的有效数据由数据准备就绪DR指示。

  
  nrf905数据的收发过程
  1、数据发送

  当微控制器有数据要发送时,通过spi接口将接收点地址和要发送的数据送传给nrf905;微控制器置高trx_ce和tx_en,激活nrf905发送模式;nrf905发送数据。如果 auto_retran被置高,rf905不断重发,直到trx_ce置低;当trx_ce被置低,rf905发送过程完成,自动进入空闲模式。一旦发送数据的过程开始,无论trx_en和tx_en引脚是高或低,发送过程都会被处理完。只有在前一个数据包被发送完毕,rf905才能接受下一个发送数据包。

  2、 数据接收流程

  当trx_ce为高、tx_en为低时,nrf905进入接收模式;650us后,rf905不断监测,等待接收数据;当rf905检测到同一频段的载波时,载波检测cd置高;当接收到一个相匹配的地址,am引脚被置高;当一个正确的数据包接收完毕,nrf905自动移去字头、地址和crc校验位,然后把dr引脚置高;微控制器把trx_ce置低,nrf905进入空闲模式;mcu器通过spi口,以一定的速率把数据移到mcu,当所有的数据接收完毕,nrf905把dr引脚和am引脚置低;nrf905此时可以进入shockbursttm接收模式、shockbursttm模式或关机模式。 当正在接收一个数据包时,trx_ce或tx_en电平发生变化,nrf905会立即退出接收模式,数据包丢失。
  nrf905模块调试注意事项
  1、nrf905芯片比较小,管脚也比较密,首先要确认,所有管脚均焊接良好,无短路、断路情况;

  2、根据nordic公司给出的电路图和pcb图连线、布板。另外,905芯片底部的散热pad可以接地,这样在设计pcb的时候就要留出这个接地的焊盘;同时nordic给出的布局图上的那几根穿越接地焊盘的vcc线可以走bottomlayer,这样vcc线可以走宽一些;

  3、在没有示波器、频谱分析仪的情况下进行调试时,首先要确定nrf905是否能够工作。测试的方法是用spi口向905的某寄存器写入数据然后读出,看二者是否一致。若一致说明905的数字逻辑电路部分工作正常,spi口工作正常,晶振起振。




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