Приемопередатчик и трансивер СС 1021

Оригинал: http://x097.com/wiki/tiki-download_file.php?fileId=146

http://x097.com/wiki/tiki-index.php?page=HomePage

Трансивер(transceiver) – сокращенная аббревиатура от transceiver-receiver, то есть приемник и передатчик в оlном корпусе. Поэтому логично для начала рассмотреть, что такое радиопередающие и радиоприемные устройства.

Радиопередающим называется устройство, предназначенное для выполнения двух основных функций – генерации электромагнитных колебаний и их модуляции в соответствии с передаваемым сообщением. Радиопередающие устройства находят широкое применение в различных областях, телевидение, все виды радиосвязи, радиовещание, телеметрии. Проектируемый передатчик может быть использован в радиовещательном диапазоне, персональной связи. Радиоприемные устройства служат для извлечения полезных радиосигналов из электромагнитного поля приходящих волн, их преобразования в электрические сигналы и воспроизведения полученной информации в виде звука или изображения. В соответствии с назначением основными Техническими характеристиками радиоприемных устройств служат рабочий диапазон частот и чувствительность. Чувствительность приемника определяется минимальной величиной ЭДС в антенне, при которой на его выходе выделяется полезный сигнал достаточного уровня для практического использования. Как раз одно из устройств в этой нише и будет рассмотрено в данной работе, а именно приемопередатчик на основе трансивера СС1021.

Описание Продукта CC1021 – Относится к однокристальным маломощным УВЧ приемопередатчикам, разработанный для радиосвязи с очень низким напряжением. Применяется главным образом в сфере ИНМ (Индустрия, Наука и Медицина) и как УБС (Устройство Ближней Связи) в полосах 433, 868 и 915 МГц, но может легко быть запрограммирован для уплотнения линии связи на других частотах в диапазоне 402 - 470 и 804 - 940 МГц. CC1021 особенно хорошо подходит для узкополосных систем с разносом каналов 50 кГц и высококачественного исполнения, в соответствии с ЕН(Европейскими нормами) 300 220 и ФКС (Федеральной комиссии связи) CFR47 часть 15. Гибкость и удобство приемопередачи CC1021 достигается тем, что основные операционные параметры могут быть запрограммированы через последовательную шину. В типичной системе CC1021 будет использоваться вместе с микроконтроллером и несколькими внешними пассивными компонентами. CC1021 основан на Chipcon’s SmartRF®-0.2 технологии в 0.35 мм КМОП (комплементарном металло-оксидном полупроводнике).

Особенности • Однокристальный УВЧ, ВЧ приемопередатчик • Частотный диапазон 402 МГц - 470 МГц и 804 МГц - 940 МГц • Высокая чувствительность (до-112 дб для 38.4 кГц и-106 дб для 102.4 кГц полос пропускания соответственно) • Программируемая выходная мощность • Низкое потребление тока (19.9 мА) • Низкое напряжение источника питания (2.3 V - 3.6 V) • Скорость передачи данных 0.45-153.6 кБод • Выходная мощность при 433 МГц от -20 до +10 дБ, и при 868 МГц от -20 до +5 дБ • Малое количество требуемых внешних компонентов • Малые размеры (QFN 32 пакета) • Цифровой индикатор мощности сигнала и индикатор контроля несущей • Скорость передачи данных до 153.6 кБод • АМ, ЧМ и ЧМ-180 модуляции данных • Интегрированный тактовый синхронизатор • Преобразователь частоты с подавлением помех по зеркальному каналу • Программируемая частота • Автоматическая регулировка частоты (АРЧ) • Подходит для скачкообразной перестройки частоты • Подходит для систем целеуказания в соответствии с ЕН(Европейскими нормами) 300 220 и ФКС (Федеральной комиссии связи) CFR47 часть 15 • Доступен комплект усовершенствования • Удобное в работе программное обеспечение для формирования данные конфигурации CC1021 • Полностью совместимый с CC1020 для канального фильтра полосы пропускания приемника от 38.4 кГц и выше

Назначение разъемов Приведем обзор выводов СС2021 (см. Рис 1):

Рис 1. Трансивер CC1021 (номера и обозначения ножек) AGND заземление (аналоговое) - выступающая часть. Должно быть припаяно на «земляной» слой ( печатной платы ), поскольку это - замыкание на землю для всех аналоговых модулей. 1 PCLK Цифровой вход, Программируемый счетчик для интерфейса конфигурации SPI(протокол последовательного периферийного интерфейса) 2 PDI Цифровой вход, Программируемый ввод данных для интерфейса конфигурации SPI 3 PDO Цифровой выход, Программируемый вывод данных для интерфейса конфигурации SPI 4 DGND заземление (цифровое) замыкание на землю (0 V) для цифровых модулей и цифрового ввода / вывода 5 DVDD Питание (цифровое) Электропитание (3 V рабочий режим) для цифровых модулей и цифрового ввода / вывода 6 DGND заземление (цифровое) замыкание на землю (0 V) для цифровых модулей (основание печатной платы) 7 DCLK Цифровой счетчик данных на выход для режимов приема и передачи. Может использоваться на приеме выходных данных в асинхронном режиме 8 DIO цифровой ввод / вывод, входные данные в режиме передачи; может также использоваться для начального включения питания, согласованно с приемом 9 Lock Цифровой выходной индикатор синхронизма PLL, активный низкий уровень. Вывод подтверждается (низкий уровень), когда PLL замкнут. Может также использоваться как общий цифровой вывод, или как приемник при приеме выходных данных в асинхронном режиме NRZ/Manchester (без возврата к нулю) 10 XOSC_Q1 Аналоговый входной кварцевый генератор или внешний вход синхронизации 11 XOSC_Q2 Аналоговый выходной кварцевый генератор 12 AVDD Питание (аналоговое) Электропитание (3 V рабочий режим) для кварцевого генератора 13 AVDD Питание (аналоговое) Электропитание (3 V рабочий режим) для усилителя с нелинейной характеристикой на промежуточной частоте 14 LNA_EN вывод цифровых данных. Основной вывод цифровых данных. Может использоваться для управления внешним малошумящим усилителем, если необходима более высокая чувствительность 15 PA_EN вывод цифровых данных. Основной вывод цифровых данных. Может использоваться для управления внешней системой оповещения, если необходима более высокая чувствительность 16 AVDD Питание (аналоговое) Электропитание (3 V рабочий режим) для генератора напряжения смещения и фильтра защиты от наложения спектров на промежуточной частоте 17 R_BIAS Аналоговая выходная связь с внешним резистором цепи смещения (82 kОм, ± 1 %) 18 AVDD Питание (аналоговое). Электропитание (3 V рабочий режим) для малошумящего усилителя во входном каскаде 19 RF_IN радиочастотный вход. Радиочастотный сигнальный вход к антенне ( внешняя связь по переменному току) 20 AVDD Питание (аналоговое) Электропитание (3 V рабочий режим) для малошумящего усилителя 21 RF_OUT радиочастотный вывод. Радиочастотный сигнальный вывод от антенны 22 AVDD заземление (аналоговое) замыкание на землю (0 V) для аналоговых модулей (предохранители), буферов, смесителей, предварительного делителя частоты низкого порядка в первом каскаде 23 AVDD Питание (аналоговое) Электропитание (3 V рабочий режим) для ГУН 24 VC Аналоговый вход Напряжение контроля ГУН от внешнего контурного фильтра 25 AGND заземление (аналоговое) замыкание на землю (0 V) для аналоговых модулей (предохранители) 26 AD_REF Питание (аналоговое) 3 V контрольный входной сигнал АЦП 27 AVDD Питание (аналоговое) Электропитание (3 V рабочий режим) для генератора подкачки заряда и фазового детектора 28 CHP_OUT Аналоговый выход ФАПЧ генератора подкачки заряда с выходом на внешний контурный фильтр 29 AVDD Питание (аналоговое) Электропитание (3 V рабочий режим) для АЦП 30 DGND заземление (цифровое) замыкание на землю (0 V) для цифровых модулей (предохранители) 31 DVDD Питание (цифровое) Электропитание (3 V рабочий режим) для цифровых модулей 32 PSEL Цифровой вход, Программируемый выбор элемента памяти, активный низкий уровень, для интерфейса конфигурации. Внутренний нагрузочный резистор.

Описание схемы

Рис 2 Упрощенная блок-схема

Блок-схема CC1021 указана на рис 2. Указаны только сигнальные точки. CC1021 включает приемник на низкой промежуточной частоте. Полученный радио сигнал усиливается малошумящим усилителем (LNA и LNA2) и переконвертируется на квадратурные составляющие (I и Q) на промежуточной частоте (ПЧ). На ПЧ I/Q сигнал является комплексно фильтрованным и усиленным, и затем переводится в цифровую форму с помощью АЦП. Автоматическая регулировка усиления, тонкая канальная фильтрация, демодуляция и тактовая синхронизация реализованы в цифровой форме. CC1021 подает цифровые демодулированные данные на вывод DIO. Синхронизированный счетчик данных доступен на выводе DCLK. Индикатор мощности принятого сигнала (ИМПС) доступен в цифровом формате и может быть прочитан через последовательный интерфейс. ИМПС также содержит программируемый индикатор контроля несущей. В режиме передачи, синтезируемая радиочастота питается непосредственно на усилитель мощности (УМ). Радиочастота на выходе - частотно манипулированная цифровым потоком двоичных сигналов, который подается с вывода DIO. Произвольно, гауссовский фильтр может использоваться для получения гауссовской частотной модуляции ГЧМ. Синтезатор частоты полностью содержит на одном кристалле LC ГУН и ФМ-90 фазовращатель для генерации LO_I и LO_Q сигналов на понижающий преобразователь частоты в режиме приема. ГУН функционирует в частотном диапазоне 1.608-1.880 ГГц. Вывод CHP_OUT является выходным генератором подкачки заряда и контрольным узлом регулировки напряжения на однокристальном ГУН. Внешний контурный фильтр ( канала связи )помещен между этими выводами. Кристалл должен быть подключен между XOSC_Q1 и XOSC_Q2. Запрещающий сигнал доступен от ФАПЧ. Четырехжильный протокол последовательного периферийного интерфейса используется для конфигурации.

Рис 3. Типовая прикладная и контрольная схема (развязка на электропитание не изображена) Элемент 433 МГц 868 МГц 915 МГц C1 10 пФ, 5%, NP0, 0402 47 пФ, 5%, NP0, 0402 47 пФ, 5%, NP0, 0402 C3 5,6 пФ, 5%, NP0, 0402 10 пФ, 5%, NP0, 0402 10 пФ, 5%, NP0, 0402 C4 22 пФ, 5%, NP0, 0402 22 пФ, 5%, NP0, 0402 22 пФ, 5%, NP0, 0402 C5 12 пФ, 5%, NP0, 0402 12 пФ, 5%, NP0, 0402 12 пФ, 5%, NP0, 0402 C6 3,9 пФ, 10%, X7R, 0402 3.9 нФ, 10%, X7R, 0603 3.9 нФ, 10%, X7R, 0603 C7 120 пФ, 10%, X7R, 0403 120 пФ, 10%, X7R, 0402 120 пФ, 10%, X7R, 0402 C8 33 пФ, 10%, X7R, 0404 33 пФ, 10%, X7R, 0402 33 пФ, 10%, X7R, 0402 C60 16 пФ, 5%, NP0, 0402 220 пФ, 5%, NP0, 0402 220 пФ, 5%, NP0, 0402 L1 33 нГн, 5%, 0402 82 нГн, 5%, 0402 82 нГн, 5%, 0402 L2 22 нГн, 5%, 0402 3.6 нГн, 5%, 0402 3.6 нГн, 5%, 0402 R1 82 kΩ, 1%, 0402 82 kΩ, 1%, 0402 82 kΩ, 1%, 0402 R2 12 kΩ, 5%, 0402 12 kΩ, 5%, 0402 12 kΩ, 5%, 0402 R3 39 kΩ, 5%, 0402 39 kΩ, 5%, 0402 39 kΩ, 5%, 0402 R10 82 kΩ, 5%, 0402 82 Ω, 5%, 0402 82 Ω, 5%, 0402 XTAL 14.7456 МГц кристалл, 16 пФ нагрузка 14.7456 МГц кристалл, 16 пФ нагрузка 14.7456 МГц кристалл, 16 пФ нагрузка Примечание: Пункты, выделенные серым цветом, варьируются на различных частотах Таблица 1. список элементов к рис 3. ФАПЧ контурного фильтра оптимизирована для скорости передачи данных 38.4 kБод Примечание: Значения компонентов ФАПЧ контурного фильтра в таблице 1 (R2, R3, C6-C8)оптимизированы для скорости передачи данных 38.4 kБод

Интерфейс Микроконтроллера При использовании в типичной системе, CC1021 соединяется с микроконтроллером. Этот микроконтроллер должен: • Программировать CC1021 в различных режимах через последовательный интерфейс конфигурации (PDI, PDO, PCLK и PSEL) • Сопрягаться с двунаправленным синхронным интерфейсом сигнала данных (DIO и DCLK) • Микроконтроллер может производить шифрование /дешифрование данных (необязательно) • Микроконтроллер может контролировать вывод LOCK для определения захвата частоты, контроля несущей и другой информации о состоянии (необязательно) • Микроконтроллер может повторять записанный текст, цифровое значение с индикатора мощности принятого сигнала и другую информации о состоянии через последовательный 4-проводной интерфейс(необязательно)

Интерфейс конфигурации Интерфейс микроконтроллера изображен на рис. 4. Микроконтроллер использует 3 или 4 разъема ввода / вывода для интерфейса конфигурации (PDI, PDO, PCLK и PSEL). PDO должен быть связан со входом микроконтроллера. PDI, PCLK и PSEL должны быть выходами микроконтроллера. Один разъем ввода / вывода может быть освобожден, если PDI и PDO соединены вместе, и двунаправленный вывод используется в микроконтроллере. Разъемы микроконтроллера, соединенные с PDI, PDO и PCLK, могут использоваться в других целях, когда интерфейс конфигурации не активен. PDI, PDO и PCLK - входы с большой индуктивностью, пока PSEL(программный выбор) не активизирован (активный низкий уровень). PSEL имеет внутренний нагрузочный резистор и должен быть открытым ( три состояния, задаваемые микроконтроллером) или установленным на высокий уровень в течение режима выключения питания надлежащим образом, чтобы предотвратить поток, текущий в нагрузочный резистор.

Рис 4. Интерфейс Микроконтроллера Сигнальный интерфейс Двунаправленный вывод обычно используется для данных (DIO) в режимах передачи и приема. DCLK задает время для обмена данными, на которое происходит связь с входом микроконтроллера. Как альтернатива, выходные данные в режиме приема могут быть доступными на отдельном выводе. Сигнал подключения ФАПЧ По выбору, один разъем микроконтроллера может использоваться для контроля LOCK сигнала. Этот сигнал - на низком логическом уровне, когда ФАПЧ замкнута. Также может использоваться для контроля несущей и отслеживать другие внутренние тестовые сигналы.

Сигнальный интерфейс CC1021 может использоваться с методами кодирования данных NRZ («без возврата к нулю «) или Манчестер (также известный как двухфазный уровень). CC1021 также может синхронизировать данные от детектора и обеспечивать подсчет данных для DCLK. Форматом данных управляют биты DATA_FORMAT 1:0 в регистре MODEM. CC1021 может конфигурироваться тремя различными форматами данных: Синхронный NRZ режим В режиме передачи CC1021 совершает подсчет данных для DCLK, и DIO используется как ввод данных. Данные подсчитываются в CC1021 по нарастающему фронту DCLK. Данные модулируются на радиочастоте без шифрования. В режиме приема, CC1021 выполняет синхронизацию и обеспечивает подсчет полученных данных для DCLK и данных в DIO. Данные должны быть посчитаны в схеме сопряжения по нарастающему фронту DCLK. См. Рис 5. Синхронный код шифрования Манчестер В режиме передачи CC1021 совершает подсчет данных для DCLK, и DIO используется как ввод данных. Данные подсчитываются в CC1021 по нарастающему фронту DCLK и должны быть в формате NRZ. Данные модулируются на радиочастоте с кодом Манчестер. Кодирование производится самим CC1021. В этом способе эффективная скорость передачи битов - это половина скорости двоичной передачи из-за кодирования. Например, закодированные Манчестером данные 19.2 kBaud соответствуют 9.6 kbps. В режиме приема, CC1021 выполняет синхронизацию и обеспечивает подсчет полученных данных для DCLK и данных в DIO. CC1021 выполняет расшифровку, и данные в формате NRZ выдаются в DIO. Данные должны быть посчитаны в схеме сопряжения по нарастающему фронту DCLK. См. Рис 6. В синхронном NRZ или Манчестерском режиме DCLK сигнал подается непрерывно и на приемник и на передатчик, пока сигнал DCLK не синхронизируется с сигналом контроля несущей или запрещающим сигналом ФАПЧ. Если SEP_DI_DO = 0 в регистре INTERFACE, разъем DIO – вывод данных в режиме приема, и ввод данных в режиме передачи. Как альтернативный вариант, выходные данные могут быть доступными с отдельного вывода. Это может быть сделано путем установки SEP_DI_DO = 1 в регистре INTERFACE. Тогда, LOCK разъем будет использоваться как вывод данных в синхронном режиме, аннулируя другие возможности использования вывода LOCK. Прозрачный Асинхронный режим UART (универсальный асинхронный приемопередатчик) В режиме передачи, DIO используется как ввод данных. Данные модулируются на радиочастоте без синхронизации или шифрования. В режиме приема необработанный сигнал данных от демодулятора посылается на выход (DIO). Никакой синхронизации или дешифрации сигнала не происходит в CC1021 и должны быть сделаны с схеме сопряжения. Если SEP_DI_DO = 0 в регистре INTERFACE, разъем DIO – вывод данных в режиме приема, и ввод данных в режиме передачи. Разъем DCLK не активен и может быть установлен на высокий или низкий уровень с помощью DATA_FORMAT 0. Если SEP_DI_DO = 1 в регистре INTERFACE, разъем DCLK - вывод данных в режиме приема, и ввод данных в режиме передачи. В режиме предатчика разъем DCLK не активен и может быть установлен на высокий или низкий уровень с помощью DATA_FORMAT0. См. рис 7.

Рис 5. Синхронный NRZ режим (SEP_DI_DO = 0)

Рис 6. Синхронный код шифрования Манчестер (SEP_DI_DO = 0)

Рис 7 Прозрачный Асинхронный режим UART (SEP_DI_DO = 1)

Последовательный интерфейс RS-232

Рис 8. Последовательный интрефейс RS-232 Широко используемый последовательный интерфейс синхронной и асинхронной передачи данных, определяемый стандартом EIA RS-232-C и рекомендациями V.24 CCITT. Изначально создавался для связи компьютера с терминалом. В настоящее время используется в самых различных применениях. Интерфейс RS-232-C соединяет два устройства. Линия передачи первого устройства соединяется с линией приема второго и наоборот (полный дуплекс) Для управления соединенными устройствами используется программное подтверждение (введение в поток передаваемых данных соответствующих управляющих символов). Возможна организация аппаратного подтверждения путем организации дополнительных RS-232 линий для обеспечения функций определения статуса и управления. Стандарт EIA RS-232-C, CCITT V.24 Скорость передачи 115 Кбит/с (максимум) Расстояние передачи 15 м (максимум) Характер сигнала несимметричный по напряжению Количество драйверов 1 Количество приемников 1 Схема соединения полный дуплекс, от точки к точке Табл 2.

Порядок обмена по интерфейсу RS-232C

Наименование Направление Описание Контакт (25-контактный разъем) Контакт (9-контактный разъем) DCD IN Carrie Detect (Определение несущей) 8 1 RXD IN Receive Data (Принимаемые данные) 3 2 TXD OUT Transmit Data (Передаваемые данные) 2 3 DTR OUT Data Terminal Ready (Готовность терминала) 20 4 GND - System Ground (Корпус системы) 7 5 DSR IN Data Set Ready (Готовность данных) 6 6 RTS OUT Request to Send (Запрос на отправку) 4 7 CTS IN Clear to Send (Готовность приема) 5 8 RI IN Ring Indicator (Индикатор) 22 9 Табл 3. Порядок обмена Интерфейс RS-232C предназначен для подключения к компьютеру стандартных внешних устройств (принтера, сканера, модема, мыши и др.), а также для связи компьютеров между собой. Основными преимуществами использования RS-232C по сравнению с Centronics являются возможность передачи на значительно большие расстояния и гораздо более простой соединительный кабель. В то же время работать с ним несколько сложнее. Данные в RS-232C передаются в последовательном коде побайтно. Каждый байт обрамляется стартовым и стоповыми битами. Данные могут передаваться как в одну, так и в другую сторону (дуплексный режим). Компьютер имеет 25-контактный (DB25P) или 9-контактный (DB9P) разъем для подключения RS-232C. Назначение контактов разъема приведено в таблице. Назначение сигналов следующее. FG - защитное заземление (экран). -TxD - данные, передаваемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная). -RxD - данные, принимаемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная). RTS - сигнал запроса передачи. Активен во все время передачи. CTS - сигнал сброса (очистки) для передачи. Активен во все время передачи. Говорит о готовности приемника. DSR - готовность данных. Используется для задания режима модема. SG - сигнальное заземление, нулевой провод. DCD - обнаружение несущей данных (детектирование принимаемого сигнала). DTR - готовность выходных данных. RI - индикатор вызова. Говорит о приеме модемом сигнала вызова по телефонной сети. Наиболее часто используются трех- или четырехпроводная связь (для двунапрвленной передачи). Схема соединения для четырехпроводной линии связи показана на рисунке 1.1. Для двухпроводной линии связи в случае только передачи из компьютера во внешнее устройство используются сигналы SG и TxD. Все 10 сигналов интерфейса задействуются только при соединении компьютера с модемом. Формат передаваемых данных показан на рисунке 1.2. Собственно данные (5, 6, 7 или 8 бит) соопровождаются стартовым битом, битом четности и одним или двумя стоповыми битами. Получив стартовый бит, приемник выбирает из линии биты данных через определннные интервалы времени. Очень важно, чтобы тактовые частоты приемника и передатчика были одинаковыми, допустимое расхождение - не более 10%). Скорость передачи по RS-232C может выбираться из ряда: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с.

Рис. 9 Схема 4-проводной линии связи для RS-232C Все сигналы RS-232C передаются специально выбранными уровнями, обеспечивающими высокую помехоустойчивость связи (рис.1.3.). Отметим, что данные передаются в инверсном коде (лоической единице соответствует низкий уровень, логическому нулю - высокий уровень). Для подключения произвольного УС к компьютеру через RS-232C обычно используют трех- или четырехпроводную линию связи (см. рис. 1.1), но можно задействовать и другие сигналы интерфейса.

Рис.10 Формат данных RS-232C Обмен по RS-232C осуществляется с помощью обращений по специально выделенным для этого портам COM1 (адреса 3F8h...3FFh, прерывание IRQ4), COM2 (адреса 2F8h...2FFh, прерывание IRQ3), COM3 (адреса 3F8h...3EFh, прерывание IRQ10), COM4 (адреса 2E8h...2EFh, прерывание IRQ11). Форматы обращений по этим адресам можно найти в многочисленных описаниях микросхем контроллеров последовательного обмена UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), например, i8250, КР580ВВ51.

Рис.11 Уровни сигналов RS-232C на передающем и принимающем концах линии связи.

Микросхема MAX232 Микросхема MAX232 быстро стала индустриальным стандартом. Многие разработчики используют ее, несмотря на то, что параметры микросхем с однополярным питанием значительно улучшились со временем. Конфигурация выводов MAX232: представлена на рис 12.

Рис. 12 Выводы МАХ232 Структурная схема MAX232A На структурной схеме MAX232A изображены удвоитель напряжения и инвертор напряжения +10В в -10В. Эти напряжения используются для формирования сигналов соответсвующих RS-232. MAX232A позволяет подключить два последовательных порта.

Рис. 13 Структурная схема MAX232A

Согласование и фильтрация ввода/ вывода

Элемент 433 МГц 868 МГц 915 МГц C1 10 пФ, 5%, NP0, 0402 47 пФ, 5%, NP0, 0402 47 пФ, 5%, NP0, 0402 C3 5,6 пФ, 5%, NP0, 0402 10 пФ, 5%, NP0, 0402 10 пФ, 5%, NP0, 0402 C60 220 пФ, 5%, NP0, 0402 220 пФ, 5%, NP0, 0402 220 пФ, 5%, NP0, 0402 C71 НУ 8,2 пФ, 5%, NP0, 0402 8,2 пФ, 5%, NP0, 0402 C72 4,7 пФ, 10%, X7R, 0402 8,2 нФ, 5%, X7R, 0603 8,2 нФ, 5%, X7R, 0603 L1 33 нГн, 5%, 0402 82 нГн, 5%, 0402 82 нГн, 5%, 0402 L2 22 нГн, 5%, 0402 3.6 нГн, 5%, 0402 3.6 нГн, 5%, 0402 L70 47 нГн, 5%, 0402 5,1 нГн, 5%, 0402 5,1 нГн, 5%, 0402 L71 39 нГн, 5%, 0402 0 Ω резистор, 0402 0 Ω резистор, 0402 R10 82 kΩ, 5%, 0402 82 Ω, 5%, 0402 82 Ω, 5%, 0402

Табл. 4 Значения элементов для согласующей схемы, изображенной на рис 8.

Рис 14 согласующая схема ввода/вывода

Cинтезатор частот VCO полностью интегрирован и работает в диапазоне 1608 - 1880 МГц. Делитель частоты используется, чтобы получить частоту в диапазоне УВЧ (402 - 470 и 804 - 940 МГц). Бит BANDSELECT в АНАЛОГОВОМ регистре выбирает полосу частоты. Частота VCO определяется:

Частота VCO разделена на 2 и на 4, для воспроизведения частоты в этих двух полосах, соответственно. Чувствительность VCO (иногда называют прирост VCO) изменяется по частоте и режимам работы. Типично чувствительность VCO изменяется между 12 и 36 MHz/V. Для вычислений может использоваться геометрическое среднее в 21 MHz/V. Калибровка PLL (см. ниже) измеряет фактическую чувствительность VCO и регулирует генератор подкачки заряда соответственно достигая надлежащего коэффициента усиления замкнутой цепи ФАПЧ полоса пропускания (ток в генераторе подкачки заряда выше, когда чувствительность VCO ниже). Следующие уравнения могут использоваться для вычисления коэффициента усиления замкнутой цепи ФАПЧ, см. рис. 3, для желательной полосы пропускания петли ФАПЧ, BW:

Определим минимальную полосу пропускания петли ФАПЧ как

Если BWmin> Скорости двоичной передачи/3 (Baud rate/3) тогда BW= BWmin, а если BWmin < Baud rate/3 тогда BW = Baud rate/3 в уравнениях выше. Есть один специальный случай при использовании рекомендованного кристалла на 14.7456 МГц: Если норма скорость передачи данных - 4.8 kBaud, или ниже, для контурный фильтр ( канала связи ) рекомендуются следующие компоненты: C6 = 100 nF C7 = 3900 pF C8 = 1000 pF R2 = 2.2 kΩ R3 = 6.8 kΩ После калибровки полоса пропускания AFGX устанавливается регистром PLL_BW в комбинации с внешним контурным фильтром, компоненты которого вычисленны выше. PLL_BW может быть найден из

где fref - опорная частота (в МГц). Полосы пропускания контурного фильтра ФАПЧ растет с увеличением значений PLL_BW. После калибровки значения с генератора подкачки заряда (CHP_CURRENT 3:0) могут быть прочитаны в регистре STATUS1. Заряд тока накачки приблизительно равен:

Совместные добавки от тока накачки и ФД (в A/рад) получаются путем деления заряда тока накачки на 2П. Полоса пропускания ФАПЧ будет ограничивать максимальную частоту модуляции и, следовательно, скорость передачи данных.

Связь времени включения ФАПЧ и полосы пропускания контурного фильтра Если калибровка была выполнена – время включения ФАПЧ, - это время, необходимое ФАПЧ, для захвата на желательной частоте, которое отсчитывается от режима выключенного питания ( с работающим кварцевым генератором) до режима приема или передачи. Время включения ФАПЧ зависит от полосы пропускания контурного фильтра ФАПЧ. В табл. 3 указано время включения ФАПЧ для различных полос пропускания контурного фильтра ФАПЧ.

№ контурн. фильтра С6 нФ С7 пФ С8 пФ R2 kОм R3 kОм Время включения ФАПЧ, нс Комментарии

1 56 2200 560 3,3 10 1400 Скор. передачи данных До 9,6 кБод, +- 5 кГц девиация 2 15 560 150 5,6 18 1300 Скор. передачи данных До 19,2 кБод, +- 10 кГц девиация 3 3,9 120 33 12 39 1080 Скор. передачи данных До 38,4 кБод, +- 15 кГц девиация 4 1,0 27 3,3 27 82 950 Скор.передачи данных До 76,8 кБод, +- 20 кГц девиация 5 0,2 1,5 - 47 150 700 Скор.передачи данных До 153,6 кБод, +- 50 кГц девиация

Табл 5. Типичные показатели времени включения ФАПЧ в пределах указанной точности для различных полос пропускания контурного фильтра.

Рекомендации по расположению на печатной плате Главный слой должен использоваться для разводки сигналов, и свободные части, должны быть заполнены металлизацией, соединенной с землей для использования нескольких разъемы. Область под чипом используется для заземления и должна быть связана с низом «земляного» слоя с несколькими разъемами. Каждый развязывающий конденсатор должен быть помещен как можно ближе к магистральному(питающему) выводу, но так, чтобы их можно было расцепить. Каждый развязывающий конденсатор должен быть связан с линией электропередачи отдельным разъемом. Лучшее направление - от линии электропередачи на развязывающий конденсатор и затем на питающий вывод CC1021. Фильтрация мощности питания очень важна, особенно для выводов 23, 22, 20 и 18. Каждый развязывающий конденсатор должен быть заземлен через отдельный разъем. Прямые связи между соседними выводами питания увеличат шумовая связь и от этого можно отказаться, если не абсолютно необходимо. Внешние компоненты должны быть идеально насколько возможно меньше, и элементы с поверхностным монтажом настоятельно рекомендуются. Меры предосторожности должны приниматься при размещении микроконтроллера, во избежание шума, интерферирующего с частотой схемы. Рекомендации по расположению на печатной плате для CC1021 совпадают с CC1020. CC1020/1070DK с полностью собранным оценочным модулем CC1020EMX доступен. Настоятельно рекомендуется выполнять рекомендации очень четко для получения оптимальных характеристик. Файлы доступны на вебсайте www_Chipcon_com.

Рис 15. Печатная плата, сборочный чертеж верхнего уровня

Рис 16. Схема печатной платы. Верхняя и нижняя части

Рис 17. Схема подключения к ПК

Описание принципиальной схемы На схеме отображено стандартное подключение МК PIC8F252 и интерфейсной микроcхемы MAX RS 232. Кварцевые резонаторы BQ1 и BQ2 задают тактовую частоту работы микроконтроллера и блока UART. Конденсаторы С12 С13 обеспечивают правильное функционирование интерфейсной микросхемы. С4 С5 С7 С23 С24 используются для минимизации помех и шумов. Светодиоды HL используются для отображения состояния системы.

Вывод

В данной работе реализована система приемопередатчика, включающая ПК и трансивер СС 1021. Современные интегрированные технологии позволяют создавать системы беспроводной связи с очень хорошими параметрами, которые могут взаимодействовать с различными устройствами через удобные пользователю интерфейсы. Сокращение затрат на разработку и миниатюризация, благодаря использованию интегрированных микросхем, представляющих собой уже готовые устройства, позволяет широко использовать радио модули и всё в большей степени использовать именно беспроводные системы. СС1021 может широко применяться в различных устройствах, обеспечивая надежное взаимодействие систем. Гибкость настроек делает возможность создания устройства с заданными параметрами. В целом представленный приемопередатчик является более тестовым продуктом, однако может быть использован для работы другими устройствами в различных сферах деятельности.

---