nRF905单片无线收发器.docx

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nRF905单片无线收发器

nRF905单片无线收发器

（1）、nRF905概述

　　nRF905是挪威Nordic公司推出的单片射频发射器芯片，工作电压为1.9-3.6V，32引脚QFN封装（5mm×5mm）。

符合国家无线管理委员会标准，无需申请频点，工作于433/868/915MHz3个ISM频道（工业、科学和医学）。

nRF905可以自动完成处理字头和CRC（循环冗余码校验）的工作，可由片内硬件自动完成曼彻斯特编码/解码，使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以-10dBm的输出功率发射时电流只有11mA，在接收模式时电流为12.5mA。

nRF905单片无线收发器工作由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。

ShockBurst工作模式的特点是自动产生前导码和CRC，可以很容易通过SPI接口进行编程配置。

　　特点：

　　*真正的单片

　*低功耗ShockBurst工作模式

　　*工作电源电压范围1.9—3.6V

　　*多通道工作—ETSI/FCC兼容

*通道切换时间<650us

　　*极少的材料消耗

*微功率发射：

最大发射功率为10mW、高接收灵敏度，外围元件最少（仅10个），基本无需调试。

*高抗干扰能力和低误码率

（基于GFSK的调制方式，采用高效前向纠错信道编码技术，提高了数据抗突发干扰和随机干扰的能力，在信道误码率为10-2时，可得到实际误码率10-5~10-6.）

*采用DSS+PLL频率合成技术，频率稳定性极好 

　*无需外部SAW滤波器

　*输出功率可调至10dBm

　*传输前监听的载波检测协议

　*当正确的数据包被接收或发送时有数据准备就绪信号输出

　*侦测接收的数据包当地址正确输出地址匹配信号

应用：

　车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等 

（2）、工作模式

　　nRF905采用Nordic公司的VLSIShockBurst技术。

ShockBurst技术使nRF905能够提供高速的数据传输，而不需要昂贵的高速MCU来进行数据处理/时钟覆盖。

通过将与RF协议有关的高速信号处理放到芯片内，nRF905提供给应用的微控制器一个SPI接口，速率由微控制器自己设定的接口速度决定。

nRF905通过ShockBurst工作模式在RF以最大速率进行连接时降低数字应用部分的速度来降低在应用中的平均电流消耗。

在ShockBurstRX模式中，地址匹配AM和数据准备就绪DR信号通知MCU一个有效的地址和数据包已经各自接收完成。

在ShockBurstTX模式中，nRF905自动产生前导码和CRC校验码，数据准备就绪DR信号通知MCU数据传输已经完成。

总之，这意味着降低MCU的存储器需求也就是说降低MCU成本，又同时缩短软件开发时间。

　　1）、典型ShockBurstTX模式：

　　①、当应用MCU有遥控数据节点时，接收节点的地址TX-address和有效数据TX-payload通过SPI接口传送给nRF905，SPI接口的速率在通信协议和器件配置时确定；

　　②、MCU设置TRX_CE、TX_EN为高来激活nRF905ShockBurst传输；

　　③、nRF905ShockBurst：

　　*无线系统自动上电（ 射频寄存器自动开启）

　　*数据包完成（加前导码和CRC校验码）

　*数据包发送（100kbps，GFSK，曼切斯特编码）

　　*当数据发送完成，数据准备好引脚被置高；

④、如果AUTO_RETRAN被设置为高nRF905将连续地发送数据包直到TRX_CE被设置为低；

　　⑤、当TRX_CE被设置为低时，nRF905结束数据传输并自动进入standby模式。

　　ShockBurstTM工作模式保证，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，nRF905才能接受下一个发送数据包。

2）、典型ShockBurstRX模式

　　①、通过设置TRX_CE高，TX_EN低来选择ShockBurst模式；

　　②、650us以后，nRF905监测空中的信息；

　　③、当nRF905发现和接收频率相同的载波时，载波检测CD被置高；

　　④、当nRF905接收到有效的地址时，地址匹配AM被置高；

　　⑤、当nRF905接收到有效的数据包（CRC校验正确）时，nRF905去掉前导码、地址和CRC位，数据准备就绪（DR）被置高；

　　⑥、MCU设置TRX_CE低，进入standby模式低电流模式；

　　⑦、MCU可以以合适的速率通过SPI接口读出有效数据；

　　⑧、当所有的有效数据被读出后，nRF905将AM和DR置低；

　　⑨、nRF905将准备进入ShockBurstRX、ShockBurstTX或Powerdown模式。

　　当正在接收一个数据包时，TRX_CE或TX_EN引脚的状态发生改变，nRF905立即把其工作模式改变，数据包则丢失。

（当微处理器接到地址匹配引脚的信号之后，其就知道nRF905正在接收数据包，其可以决定是让nRF905继续接收该数据包还是进入另一个工作模式。

）

3）、掉电模式

　　在掉电模式中，nRF905被禁止，电流消耗最小，典型值低于2.5uA。

当进入这种模式时，nRF905是不活动的状态。

这时候平均电流消耗最小，电池使用寿命最长。

在掉电模式中，配置字的内容保持不变，但不会接收或发送任何数据。

4）、STANDBY模式

　　Standby模式在保持电流消耗最小的同时保证最短的ShockBurstRX、ShockBurstTX的启动时间。

当进入这种模式时，一部分晶体振荡器是活动的。

电流消耗取决于晶体振荡器频率，如：

当频率为4MHZ时，IDD=12uA；当频率为20MHZ时，IDD=46uA。

如果uPCLK（Pin3）被使能，电流消耗将增加。

并且取决于负载电容和频率。

在此模式中，配置字的内容保持不变。

　　（3）、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-ConfigurationRegister）

　　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（TX-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。

　　（4）接口

　　1）、模式控制接口：

　　该接口由PWR、TRX_CE、TX_EN组成控制由nRF905组成的高频头的四种工作模式：

掉电和SPI编程模式；待机和SPI编程模式；发射模式；接收模式。

　　2）、SPI接口：

　　SPI接口由CSN、SCK、MOSI以及MISO组成。

在配置模式下单片机通过SPI接口配置高频头的工作参数；在发射/接收模式下单片机SPI接口发送和接收数据。

　　3）、状态输出接口：

　　提供载波检测输出CD，地址匹配输出AM，数据就绪输出DR。

　　（5）、外围的RF信息

　　1）、晶体规格

　　为了实现晶体振荡器低功耗和快速启动时间的解决方案,推荐使用低值晶体负载电容。

指定CL=12pF是可以接受的。

但是，也可能增大到16pF。

指定一个晶体并行相等电容,Co=1.5pF也是很好的，但这样一来会增加晶体自身成本。

典型的设定晶体电容Co=1.5pF，指定Co_max=7.0pF。

　　2）、外部参考时钟

　　一个外部参考时钟如MCU时钟，可以用来代替晶体震荡器。

这个时钟信号应该直接连接到XC1引脚，XC2引脚为高阻态。

当使用外部时钟代替晶体时钟工作时，始终必须工作在Standby模式以降低电流消耗。

如果器件被设置成Standby模式而没有使用外部时钟或晶体时钟，则电流消耗最大可达1mA。

　　3）、微处理器输出时钟

　　在默认情况下，微处理器提供输出时钟。

在Standby模式下提供输出时钟将增加电流消耗。

在Standby模式电流消耗取决于频率和外部晶体负载、输出时钟的频率和提供输出时钟的电容负载。

　　4）、天线输出

　　ANT1和ANT2输出脚给天线提供稳定的RF输出。

这两个脚必须有连接到VDD_PA的直流通路，通过RF扼流圈，或者通过天线双极的中心点。

在ANT1和ANT2之间的负载阻抗应该在200-700Ω范围内，通过简单的匹配网络或RF变压器（不平衡变压器）可以获得较低的阻抗（例如50Ω）。

nRF905微功率无线数传模块的使用方法

nRF905微功率无线数传模块提供标准RS-232、485，UART/TTL电平三种接口方式，可直接与计算机、单片机或其它UART器件直接连接使用，

nRF905无线数传模块，应用原理图如下图：

nRF905与终端设备的连接图如下:

nRF905提供的两个串口，在使用时注意以下事项

对于空中接收的数据，nRF905通过串口转送给终端时，COM1和COM2同时输出，即用户如果在COM1和COM2各连接了1个设备，它们可同时收到数据。

对于有终端设备送来，准备向空中发射的数据，CC1020只能接收COM1或COM2其中1个串口送来的数据，不能同时接受2个串口送来的数据。

用户最好只连接使用COM1或COM2中的1个串口。

nRF905无线模块的组网应用及编程时注意事项

•nRF905的通信信道是半双工的，最适合点对多点的通信方式，这种方式首先需要设1个主站，其余为从站，所有站都编一个唯一的地址。

通信的协调完全由主站控制，主站采用带地址码的数据帧发送数据或命令，从站全部都接收，并将接收到的地址码与本地地址码比较，不同则将数据全部丢掉，不做任何响应;地址码相同，则证明数据是给本地的，从站根据传过来的数据或命令进行不同的响应，将响应的数据发送回去。

这些工作都需要上层协议来完成，并可保证在任何一个瞬间，通信网中只有一个电台处于发送状态，以免相互干扰。

•nRF905也可以用于点对点通信，使用更加简单，在对串口的编程时，只要记住其为半双工通信方式，时刻注意收发的来回时序就可以了。

一、模块介绍

NewMsg_RF905SE（尺寸：

32mmX19mm板厚：

1mm）

NewMsg_RF905B（尺寸可参考下边硬币大小评估）

（1）433Mhz开放ISM频段免许可证使用

（2）最高工作速率50kbps，高效GFSK调制，抗干扰能力强，特

别适合工业控制场合

（3）125频道，满足多点通信和跳频通信需要

（4）内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制

（5）低功耗1.9-3.6V工作，待机模式下状态仅为2.5uA

（6）收发模式切换时间<650us

（7）模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提

供中断指示），可直接接各种单片机使