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根据RF2.4GHz的超低功耗无线数传系统设计策略

时间:2015-03-14  来源:扁平线圈电感厂家  点击:


Reg0~28初始化完成后再延时2 ms,就可以直接进行数据的收发了。特别要注意的是,帧寄存器Reg48~57必须在RFIC寄存器Reg0~28之前初始化。所有寄存器读写和收发的数据都是通过SPI接口进行的,并且只支持从模式,SPI操作时序如图4所示。在芯片第28脚LDO_TUNE接地时(R1断开,R2接O Ω电阻),其数据在SPI_CLK时钟的上升沿有效;当LDO_TUNE接VDD时(R2断开,R1接0 Ω电阻),数据在SPI_CLK时钟的下降沿有效。只要SPI_SS为高电平,寄存器中的数据就保持不变;只有SPI_SS为低电平时,才能重新改写寄存器中的内容。



EMl98810有两种检测收发数据包长度的方法:一种是自动在数据帧内检测出来,最大帧长度不能超过255字节。先设置Reg57的第13位为1,则发送或接收数据区中的第1个字节就代表数据的长度,帧控制器会自动控制收发开始与停止。另外一种是保持发射或接收的状态不变,通过外接MSP430F247来控制数据包的正确发送与接收。
发送数据流程如图5所示。在发射数据时,先设置Reg7的第8位为1,允许在内部状态机控制下进入数据发射状态,再设置Reg7的O~6位为所选通道。在发送前导尾区数据前,MSP430F247必须将数据放人FIFO中,如果数据长度超过63字节,应该分多次写入。FIFO_flag=1表示FIFO为空,MSP430F247利用此信号作为中断请求,保证发送数据写入FIF0的实时性,在数据发送完成后PKT_flag=1。


如果设置Reg7[7]=1和Reg7[O~6]为与发射相同的通道,则芯片进入自动接收状态,接收数据流程如图6所示。当检电感器生产测到同步字后会自动进行数据包的接收解电源电感器码,接收完成后进入待机模式。如果接收数据超过63字节,则有FIFO_flag=1,MSP430F247利用此信号作中断请求以保证读出数据的实时性。


在进行超低功耗设计时,MSP430F247可以设置定时器中断。平常处于LPM3或LPM4模式,要发送数据时产绕行电感生定时器中断,同时控制EMl98-810处于待机或睡眠模式。MSP430F247工作在LPM3模式下电流为O.8μA左右,LPM4模式下电流为0.1μA左右。EMl98810正常情况下发射电流26 mA,接收电流25 mA,待机电流1.9mA;睡眠模式下为3.5μA。若将EMl98810设置为睡眠模式,将MSP430F247设置为LPM3模式,则系统耗电仅为4.3μA,使用干电池供电完全可行。
MSP430F247通过SPI接口与EMl98810相连,进入LPM3模式和退出LPM3模式的程序如下:

将EMl98810的Reg48的第2位设置为1,并将SPI_SS设为高电平,则进入睡眠模式;如再将SPI_SS设为低电平,则EMl98810会自动唤醒,退出睡眠模式。

结语
经过实际电路连接后测试,数据发送端在进行500kbps速率下连续发送数据时,整个系统电流为28.2 mA,接收数据端的电流为26.1 mA;当发射端进入到睡眠模式时电流为5.2μA;当接收端进入待机状态LPM3后,整个系统电流为l.9 mA。按照2节干电池容量1 300 mAh计算,间隔1 min发送100字节数据,考虑单片机模式切换时间,则电感生产在500 kbps速率下:
发送数据所需时间为5 ms,1小时耗能:
28.2mA×5ms×60次=8460(mA·ms)
睡眠模式下1小时耗能:
5.2μA×3600S×1000ms=18720(mA·ms)
发送状态下可以工作的时间为:
(1300mA×3600S×1000ms)/(18720+8460)=172185h
即2节干电池供电绕行电感器时可以工作20年。同样,可以计算出接收状态下可以工作683小时(大约28天)。因此本设计可以适合长期进行低功耗无线数据采集方面的应用。

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