单片射频收发芯片A7105的原理与应用

1、单片射频收发芯片A7105的原理与应用摘要:本文对短距离RF的主流几种通信方式作了介绍，比较了各自的优缺点，以及采用低价RF专有方案的优点。同时基于无线发射芯片A7105（SH38L05的RF短距离通信方案做了较为详细的介绍。主流的三种RF方案及其优缺点比较1）：xx方案（IEEE802.15蓝牙协议允许数据在1个主设备和最多7个从设备，最高传输速率为723kbit/s。不过，实际的速率会比这个数值小。高斯频移键控（GFSK调制模式，在2.4G频段内使用83个1Mbps的频道。在送到载波之前，GFSKt基带信号上使用高斯过滤。可以平滑高电平（"1"）低电平（"0&

2、quot;）。与频移键控（FSK的直接方法相比，可以给传输信号提供一个较狭和"更干净"的频谱。蓝牙设备有三种基本功率电平：1级（100米线视距）、2级（10米）和3级（2-3米）。目前常用的设备为2级。在蓝牙网络中的每一个设备都有一个独一无二的48比特识别号码。第一个识别设备（通常在2秒钟内）成为主设备，接着设定为在频段中每秒使用1600次，所有网络中的其他设备将与这个主设备锁定并与其同步。主设备以偶时隙传送，从设备以奇时隙响应。网络中的从设备将被分配一个地址，并收听属于自己的时隙和地址信息。从设备也可以进入低功耗的可能进入功率"探测"，"保持

3、"和"停止"模式。在探测模式中，设备仅仅在指定的探测时隙中静听，但是保持同步。在保持模式中，设备进行收听来确定自身是否需要激活。在停止模式中，设备放弃它的地址。虽然在保持和停止模式下可以延长电池寿命省电，但这也这意味着，设备失去同步，同时重新建链将需要等待时间，这将耗时几秒钟，如果用户要求快速响应，这无疑是一个缺点。蓝牙标准包括一系列的应用领域可供选择。不过，所有蓝牙的应用，都必须得到认可，并符合蓝牙标准，同时，所有用户必须是蓝牙特别的成员。由于来自蓝牙专业组的商业压力，大部分应用领域都适用于移动电话上的媒体和文件的传输应用。因此，应用蓝牙来开发一些较为简单的应用

4、是价值不高并且没有实用价值的。2）：ZigBee（IEEE802.15.4）ZigBee是最近推出的RF标准，为大量多节点、低功耗、低速率的无线监控应用而开发。本标准定义为IEEE802.15.41是可靠性很高的一种简单数据协议。这包括通知每次传输的应答机制以及其他技术以保持信息的可靠性。ZigBee无须蓝牙的同步功能，因此在一定程度上降低功耗。像蓝牙那样，ZigBee工作在ISM2.4GHz®段（5MHz16频道）内。本标准也提供在欧洲868MHz（单频道）和US915MHz（2MHz1濒道）频段的版本。它保证250kbit/s的最高速率。3）：专有方案（A7105方案，与nRF方

5、案类似）专有方案采用蓝牙的信道模式。专有方案将2.4002.483GHz±间频带分成166个500KHz带宽的频道，而蓝牙分成83个频道，ZigBee为16频道相比（参见图2）,与蓝牙与ZigBee相比，这使A7105专有方案在遭遇从拥挤的频段带来的干扰的时候有更多可用频率。干扰处理所有三种无线技术，即蓝牙、ZigBee和专有方案，都有减少在相同频段工作的RF设备干扰的机制。蓝牙具有频率跳跃扩频（FHSS机制，能确保79个1MHz频道均匀覆盖以避免不断的频道干扰。ZigBee禾用它的16个频段对付窄带干扰，因此当如果有其他802.11b/g设备的存在时，就更容易受到干扰，这就可能需要

6、等待其他设备终止发送。专有方案采纳一种更灵活的混合做法。由于它的输出功率适度，干扰不太可能发生。为了最低限度减少电流消耗和复杂性，专有方案不采用扩频模式，碰到干扰，只是简单地以单一频率传送，直至数据包到达为止。如果在发射的过程中需改变频率，则只需简单地通过SPI发送一个单字节命令即可。有了166个500KHz频道，就可以避开其他设备应用上的传送频率而重新分配频率，即使在机场那样的"热点"，在几分钟乃至几个小时内，频率的重新分配频率也并不频繁。至于无线鼠标，邻频抑制的典型值是-6dBm。因此只要鼠标（TX）到USB接收器（RK的距离是从干扰源算起的一半，一般就不会产生干扰。这

7、是因为根据RF理论，6dB的衰减等同于双倍的距离。专有方案与其它两种方案的比较首先，采用蓝牙方案与ZigBee方案的缺点：第一，为了符合标准，您得达到标准，这将使您付出高昂的NRE费用，用来开始设计和测试兼容性。第二，由于它的特性，标准必须是"一个尺码天下通用"的解决方法-在竞争日益激烈的全球化市场上，您的竞争者拥有与您一样的技术，很难分辨您的产品的优势。最后，标准提供的设计灵活性很小；例如在在您的RF产品上进行降低功耗的工作将会受到限制。专有方案的优点：成本低,在要求一种产品需要电池寿命长和通信可靠以及实现低占空比方面，nRF专有方案比蓝牙和ZigBee做得更好。有关的名

8、词的解释:FSK：频移键控，指用数字信号去调制载波的频率。其主要优点是：实现起来较容易，抗噪声与抗衰减的性能较好，在中低速数据传输中得到了广泛的应用。GFSK：是高斯频移键控的简写，在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度。2:RFIC(A7105)J主要性能工作频率：24002483MHzISM频段(全球免许可申请频段)。工作距离:10m内；频道距离：500KHz共可存在的频道数：160个，即可以有效设定的频率范围是24002483MHz,每500KHz间隔可以设定一个频道，在同一空间里的不同RF设备，可以通过跳频来设定让其不在一个频道工作，以减少干扰。低接收功耗：500Kbps

9、16mA低发送功耗：0dBm19mA休眠电流：<14；输出功率：0dBm;灵敏度：-110dBm2.5KBPS,-104dBm25KBPS,-97dBm250KBPS,-93dBm500KBP期传输速率：最高500Kbps基本应用：鼠标，键盘，玩具等。数据传输速率：最高500Kbps;基本应用：鼠标，键盘，玩具等。3:RF系统示意图及与MCU的接口定义对于RFIC-A7015,其控制是通过SPI(3或4线)串介面操作读出或写入资料(SCS,SCK,DIOGIOx)如果想使用4线串列介面时，先确定要使用GIO1或GIO2pin,做SPIdataout.MCU与A7105的接口引脚说明：SC

10、S：SPI使能；SCK：SPIclock言号；SDIO：SPIdata信号；GIO1:多工信号输入/输出1,SPIdata!GIO2:多工信号输入/输出2:SPIdata2四：RFIC(A7105)J两种数据传送模式RFIC的工作模式：共有两种工作模式，一是directmode,二是FIFO模式，不同的工作模式可由初始化时相应的寄存器设定。Directmode：提供使用者一个RF通道，在Tx端系统将资料传送给RFDATAIOPINRF仅将资料做调制，然后发射出去。RX端采用数位解调方式，还原资料。FIFOmode：时序如下：1）：Tx数据的传送时序：先用SPI将data写入TxFIFO（最大可

11、以写入64bytes）,写入命令，使RFIC进入到Rx模式，开始传送数据，直到传送完成后，回到原先的状态。2）：Rx数据的传送时序：写入命令，使RFIC进入到Rx状态，当接收到相同的IDCOD诟PINRX_SYN置为1,此时，接收到的data开始写入RxFIFCg成一资料包接收后，自动脱离Rx,回到原先的状态.五:A7105与MCU进行RF通信的实现方法1 .如何进行两个RFIC的配对（link）:在两个RFIC进行通信前，必须先进行配对（Link）,两个RFIC在发射与接收数据时,使用相同的ID与频道,这样才能够进行正常通信.在对码时，通常情况下Master与Slave应用一个相同的频率，例

12、如Master用做Tx时设定的频率为2.405GHz,SlaveRx时设频率为2.4055MHz.即Tx应比Rx高一个带宽（500KHz）。Link的步骤如下:主机（Key/mouse端）在从机端，只有进入对码模式时，则进入rx_mode,检测是否有接收到ID码，如果接收到后，将工作状态转换至Tx_mode,向主机发送默认的数据，表示对码OK,同时将接收到的RFID进行彳存.2 .RF抗干扰的相关处理1）：跳频与扩频的区别跳频的STEP%20MHz。直扩频：直接序列扩频（DirectSequenceSpreadSpectrum工作方式，简称直扩方式（DS方式）。就是用高速率的扩频序列在发射端扩

13、展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。直接序列扩频方式是直接用伪噪声序列对载波进行调制，要传送的数据信息需要经过信道编码后，与伪噪声序列进行模2和生成复合码去调制载波。接受机在收到发射信号后，首先通过伪码同步捕获电路来捕获发送来到伪码精确相位，并由次产生跟发送端的伪码相位完全一致的伪码相位，作为本地解扩信号，以便能够及时恢复出数据信息，完成整个直扩通信系统的信号接收。跳频：跳频技术与直序扩频技术完全不同，是另一种意义上的扩频。跳频的载频受一个伪随机码的控制，在其工作带宽范围内，其频率合成器按PN码的随机规律不断改变频率。在接收端，接收机频率合成器