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工程师想开拓2.4G无线通信功能的电路项目?一个芯片搞定_芯片_射频

落叶飘零 2024-12-21 19:51:16 0

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一类是不带有无线射频通信功能的项目,比如家用电器的电饭煲,工业领域的变频器,汽车电子的座椅掌握器,医疗器材的血压计等等;

另一类是带有无线射频通信功能的项目,比如家用电器的空调,工业领域的遥控器,汽车电子的门禁,医疗东西的心率检测仪等等;

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针对无线射频通信功能的项目,部分工程师可能会有些棘手,没有多少项目的开拓履历,电路设计开拓能力有所欠缺;

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(图片来自网络侵删)

实在,无线射频通信领域,它是一个很大的观点;工程师无需由于对它打仗少而感到陌生,失落去带有这类功能的项目开拓信心。

无线通信

什么是无线射频?

无线射频,紧张包含两个核心要素

核心要素一:频率;

所谓频率,是指无线射频在通信事情中的中央频率,就环球无线市场而言,规定并开放了一些常用频率段的无线运用;例如蓝牙的中央频率为2.4~2.485GHz;

除了这个2.4~2.485GHz频率段,其他常见的频率段还包括315MHz、433MHz、868MHz、915MHz与2.4GHz;

核心要素二:协议;

众所周知,数据通信功能,是由发送端TX与吸收端RX组成;工程师在开拓数据通信的电路,无论是普通的IIC通信,还是SPI通信、CAN通信以及USB通信,他们之间都会屈服一些数据交流的协议;

与之类似,无线通信也须要屈服相应的开拓协议;纵然频率段是相同的,不同的协议,发送端TX与吸收端RX也是不能有效兼容识别的;比如无线鼠标采取的是普通的2.4G频率,手机蓝牙采取的也是2.4G频率,但鼠标就不能被手机掌握,手机也不能被鼠标掌握。

之以是讲述这些内容,芯片哥是为了给工程师建立一个无线通信的初步观点,做个最基本的认识与理解。
快夸一下芯片哥,知足一下芯片哥的小小虚荣心,可以不咯~~~

工程师,大概会追问,详细怎么去开拓无线通信功能的电路项目呢?芯片哥以2.4G无线通信功能的智能家居电动窗帘产品为案例,详细解释

传统的电动窗帘,采取的是墙壁开关掌握,通过电缆布线的办法,将开关掌握旗子暗记发送到电动窗帘掌握器,掌握器吸收开关旗子暗记,驱动电机,开启窗帘或者关闭窗帘。

电动窗帘

随着智能家居的遍及,现在须要将传统电动窗帘升级为无线遥控掌握功能,采取的中央频率为2.4GHz;

类似这样的电路设计升级问题,工程师相信会碰着不少。
怎么去快速的办理呢?或许上海磐启微的2.4G无线射频芯片XN297L就能很好的办理。

XN297芯片是一个什么东西?

XN297芯片简介

XN297芯片,它是一个2.4GHz高速无线收发芯片,既能完成无线的发送功能,同时也能完成无线的吸收功能,内部集成了无线基带通信功能;

XN297芯片

工程师,在开拓带有2.4GHz功能的无线通信项目,只需MCU单片机的SPI通信接口连接到XN297接口,就可以完成;至于无线射频部分的功能调试,则完成由XN297芯片内部自动完成,无需进行开拓调试;

换言之,工程师通过MCU单片机的SPI接口,配置XN297芯片内部的寄存器值,就能开拓无线通信的发送功率、吸收灵敏度、通信报文内容、频率信道和通信速率等参数;

XN297芯片,最大传输速率可支持2Mbps,发射功率可达11dBm,吸收灵敏度可设置为-83dBm,报文内容可支持64 Byte的长度,方便工程师自由设计;

XN297芯片引脚定义

XN297芯片性能理解后,工程师就可以动手进行详细的电路项目开拓了。
在设计事理图方案,须要理解XN297芯片的详细引脚定义

XN297芯片引脚定义

Pin 1引脚CSN:芯片的SPI通信片选旗子暗记;

Pin 2引脚SCK:芯片的SPI通信时钟旗子暗记;

Pin 3引脚DATA:芯片的SPI通信数据旗子暗记;

Pin 4引脚VDD:芯片的电源输入端;

Pin 5引脚XC1:芯片的射频晶振输入端;

Pin 6引脚XC2:芯片的射频晶振输出端;

Pin 7引脚VSS:芯片的电源地;

Pin 8引脚ANT:芯片的射频天线;

芯片只有SOP-8封装,对外的掌握接口是工程师常见的SPI,外围电路只有少量的电阻电容和一个晶振,非常简洁。
工程师可以通过剖析XN297芯片的内部电路图,就基本理解其电路设计事理了。

XN297芯片内部图

XN297芯片内部中,左边为2.4GHz射频电路部分,右边为数字通信接口部分;工程师只需配置RX FIFO与TX FIFO寄存器的数值,别的射频的发送与吸收功能,由XN297芯片自己完成。
这是它的最大一个电路设计优点。

XN297芯片的运用电路图

工程师,在开拓设计电路项目,终极都会以电路事理图的形式呈现出来;对付XN297芯片,工程师如何根据项目的实际需求,开拓设计匹配的电路图呢?

XN297芯片运用电路图

以XN297芯片的参考电路为例,工程师须要开拓的内容是软件,也便是SPI通信的芯片内部寄存器配置。
运用电路图中

左边为单片机的SPI通信接口,右边为无线射频天线部分,C3电容与电阻R2为天线的阻抗匹配,XC1与XC2为芯片的晶振输入端,为芯片供应时钟时序。

当然,作为无线通信功能,完全的功能是由发送电路部分和吸收电路部分共同组成,发送吸收电路均可参照XN297推举的范例运用电路图。

须要指出的内容是,电路的设计关键在于天线(PCB板载天线)的阻抗匹配上,它直接影响到无线通信的旗子暗记稳定以及灵敏度问题,是项目设计的核心部分。

总结

末了,总结归纳一下2.4G无线通信功能的电路项目开拓过程:

选择XN297芯片为主的射频方案;电路事理图参照XN297芯片的项目运用电路图;软件的SPI通信开拓调试天线的测试验证

工程师,在面对带有2.4G无线通信功能的项目开拓需求,只需一个XN297芯片就可以搞定了~~~

本文由【芯片哥】原创撰写,一个只谈电子元器件与芯片的工程师,喜好就关注芯片哥,和芯片哥一起加油吧~~~#芯片# #2.4G无线射频##电路#

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