Nordic中短距离无线应用入门与实践PDF电子书下载

第1章 射频设计中的基本概念 1

1.1 电磁波传播 1

1.1.1 自由空间无线传播 1

1.1.2 工作频率与通信距离的关系 3

1.2 关于阻抗及阻抗匹配 3

1.3 调制方式ASK,FSK,GFSK 4

1.4 关于dB和dBm 5

第2章 天线基本原理 6

2.1 概述 6

2.2 天线类型 7

2.3 外界因素对天线的影响 9

2.4 天线的调谐 10

2.5 天线与频率、增益及效率的关系 10

2.6 天线在无线通信系统中的作用 11

第3章 433/868/915 MHz单片无线收发芯片nRF905 13

3.1 nRF905功能概述 13

3.2 nRF905内部框图 13

3.3 引脚功能 14

3.4 工作模式 16

3.5 配置及时序 18

3.6 外设及RF设置 26

3.6.1 晶体规格 26

3.6.2 外部时钟基准 27

3.6.3 微处理器输出时钟 27

3.6.4 天线输出 27

3.6.5 RF输出功率调节 27

3. 6.6 调制 28

3.6.7 RF输出频率 28

3.6.8 PCB布局设计及退耦指南 29

3.7 nRF905的功能 29

3.7.1 载波检测 29

3.7.2 地址匹配 29

3.7.3 数据准备就绪 30

3.7.4 自动重发 30

3.7.5 低功耗接收模式 30

3.8 nRF905环形天线差分连接的应用实例 31

3.9 nRF905单端50 ？阻抗天线连接的应用实例 33

3.10 nRF905无线收发模块 35

第4章 内置51微处理器433/868/915 MHz系统级无线SOC芯片nRF9E5 39

4.1 概述 39

4.1.1 微处理器 39

4.1.2 存储器结构 40

4.1.3 导入EEPROM/Flash 40

4.1.4 存储器映射 41

4.1.5 PWM 41

4.1.6 SPI 42

4.1.7 端口逻辑 42

4.1.8 电源管理 42

4.1.9 低频时钟、RTC唤醒定时器、GPIO唤醒功能和看门狗 42

4.1.10 XTAL振荡器 43

4. 1.11 A/D转换器 43

4.1.12 无线电收发器 43

4.2 主要电气特性 43

4.3 引脚分配 46

4.4 引脚功能 47

4.5 系统时钟 48

4.6 数字输入／输出口 48

4.6.1 复位期间I／O口状态 49

4.6.2 P0口 49

4.6.3 P1口（P1或者SPI口） 50

4.7模拟部分 51

4.7.1 晶体规格 51

4.7.2 天线输出 52

4.7.3 ADC输入 52

4.7.4 参考电流 52

4.7.5 数字电源去耦 52

4.8 A/D转换器和收发器的内部接口 52

4.8.1 P2口—无线发射通用I/O口 52

4.8.2 通过SPI接口来控制收发器 54

4.8.3 复位过程中P2口状态 54

4.9 无线收发器子系统（nRF905 ） 54

4.9.1 RF工作模式 54

4.9.2 nRF ShockBurst模式 55

4.9.3 待机模式 57

4.9.4 RF输出功率调节 57

4.9.5 调制 59

4.9.6 输出频率 59

4.9.7 载波检测 59

4.9.8 地址匹配 60

4.9.9 数据准备就绪 60

4. 9.10 自动重发 60

4.9.11 低功耗接收模式 60

4.10 A/D转换器子系统 61

4.10.1 A/D转换器 61

4.10.2 A/D转换器的使用 62

4.10.2.1 使用外部参考电压时的测量值 62

4.10.2.2 使用内部参考电压时的测量值 62

4.10.2.3 供电电压的计算 63

4.10.3 A/D转换器采样和时序 63

4.11 收发器和A/D转换器配置 64

4.11.1 片内SPI寄存器配置 64

4.11.2 SPI指令设置 66

4.11.3 SPI时序 66

4.11.4 RF配置寄存器说明 67

4.11.5 ADC配置寄存器说明 68

4.11.6 状态寄存器说明 69

4.11.7 RF寄存器控制字 70

4.11.8 ADC配置寄存器 71

4.11.9 ADC数据寄存器 71

4.11.10 状态寄存器 71

4.12 接收器子系统时序 72

4.12.1 装置转换时间 72

4.12.2 ShockBurstTM TX时序 72

4.12.3 ShockBurstTM RX时序 72

4.12.4 前导码 74

4.12.5 空中传输时间 74

4.13 SPI 74

4.14 PWM 75

4.15 中断 76

4.15.1 中断SFRs 77

4.15.2 中断处理 80

4.15.3 中断屏蔽 80

4.15.4 中断优先级 80

4.15.5 中断采样 80

4.15.6 中断响应 81

4.15.7 掉电模式下的中断响应 81

4.15.8 单步操作 81

4.16 低频时钟唤醒功能和看门狗 81

4.16.1 低频时钟 81

4.16.2 嘀哒校准 82

4.16.3 RTC唤醒定时器 82

4.16.4 可编程GPIO唤醒功能 83

4.16.5 看门狗 84

4.16.6 看门狗及各唤醒功能接口程序设计 84

4.16.7 复位 86

4.16.7.1 上电复位 86

4.16.7.2 看门狗复位 86

4.16.7.3 复位后程序地址 86

4.17 节能模式 87

4.17.1 标准8051节能模式 87

4.17.1.1 待机模式 87

4.17.1.2 掉电保护模式 88

4.17.2 附加掉电模式 88

4.18微控制器 89

4.18.1 存储器结构 89

4.18.1.1 程序／数据存储器 89

4.18.1.2 内部数据存储器 89

4.18.2 外部EEPROM的程序格式 90

4.18.3 指令设置 91

4.18.4 指令时序 96

4.18.5 双数据指针 97

4.18.6 特殊功能寄存器 97

4.18.7 nRF9E5特有的SFR寄存器 101

4.18.8 定时／计数器 102

4.18.8.1 定时器0和1 102

4.18.8.2 定时器速率控制 106

4.18.8.3 定时器2 107

4.18.9 串口 110

4.18.9.1 工作方式0 112

4.18. 9.2 工作方式1 112

4.18.9.3 工作方式2 116

4.18.9.4 工作方式3 117

4.18.9.5 多处理机通信 117

4.19 封装外形尺寸 118

4.20 PCB布局设计及去耦指南 119

4.21 应用实例 119

4.21.1 环形天线的差分连接原理图 119

4.21.2 PCB布局设计实例—环形天线的差分连接 122

4.21.3 单端连接的50Ω阻抗天线 122

4.21.4 PCB布局设计实例—单端连接的50 Ω阻抗天线 125

4.21.5 配置成nRF905芯片 126

4.22 nRF9E5无线收发模块 126

4.23 nRF9E5快速开发系统 127

4.23.1 nRF9E5快速开发系统的安装 128

4.23.2 nRF9E5开发板的使用 128

4.23.3 eeprom转换工具的使用 129

4.23.4 Keil C下的ISD在线调试 129

4.23.5 nRF9E5快速开发系统原理图 132

4.24 nRF9E5之程序实战设计 133

4.24.1 I/O口的使用 133

4.24.2 A/D转换 135

4.24.3 RTC的使用 138

4.24.4 看门狗的使用 139

4.24.5 掉电模式及唤醒 140

4.24.6 外部EEPROM的读／写 141

4.24.7 nRF9E5无线收发实验 148

第5章 2.4 GHz单片无线收发芯片nRF24L01 156

5.1 nRF24L01概述 156

5.1.1 内部结构框图 156

5.1.2 引脚及其功能 157

5.2 主要电气特性 158

5.3 基本功能介绍 160

5.3.1 工作模式 160

5.3.2 数据包处理方式 161

5.3.2.1 ShockBurstTM模式 161

5.3.2.2 增强型的ShockBurstTM模式 161

5.3.3 自动应答 165

5.3.4 自动重发功能 165

5.3.5 用于增强型ShockBurstTM模式下的数据包识别（PID）和CRC校验 165

5.3.6 载波检测CD 166

5.3.7 数据通道 166

5.4 器件配置 168

5.4.1 SPI命令 168

5.4.2 中断 169

5.4.3 SPI时序 169

5.4.4 寄存器映像地址 171

5.4.5 与nRF24xx兼容通信时nRF24L01的寄存器配置 177

5.4.5.1 如何配置nRF24L01从nRF2401/nRF2402/nRF24E1/nRF24E2接收数据 177

5.4.5.2 如何配置nRF24L01发射，nRF2401/nRF2402/nRF24E1/nRF24E2接收数据 177

5.5 包格式说明 178

5.6 重要的时序数据 178

5.7 RF信息 180

5.7.1 天线输出 180

5.7.2 RF输出功率调节 180

5.8 晶体规格 180

5.9 PCB布局设计及去耦指南 182

5.10 典型应用原理图 182

5.11 PCB天线输出的nRF24L01射频板布局 184

5.12 50 ΩSMA单端天线输出的nRF24L01射频板布局 184

5.13 nRF24L01无线收发模块 184

5.14 超小型nRF24L01无线收发模块 187

5.15 nRF241L01加大功率型2.4 GHz无线PA模块 188

第6章 nRF无线教学开发实验平台 189

6.1 概述 189

6.2 nRF905&L01-Quick-Dev教学开发实验平台 189

6.2.1 nRF905&L01-Quick-Dev教学开发平台母板原理图 190

6.2.2 nRF905无线模块原理图 190

6.2.3 nRF24L01无线收发模块原理图 193

6.3 51单片机在线编程软件安装及使用 194

6.3.1 解压缩在线编程软件 194

6.3.2 在线下载程序的使用方法及步骤 195

6.4 无线收发实验 196

6.4.1 2.4 GHz无线收发实验 197

6.4.2 433 MHz无线收发实验 205

第7章 2.4 GHz单片CD音质无线SOC数字音频芯片nRF24Z1 213

7.1 概述 213

7.1.1 引脚定义 214

7.1.2 引脚功能 214

7.2 术语表 216

7.3 结构概述 217

7.3.1 基本工作模式 218

7.3.2 通信和数据传输原理 218

7.3.2.1 数据通道定义 218

7.3.2.2 数据流和结构 219

7.3.3 模式和接口选择 220

7.3.4 音频发射器（ATX） 221

7.3.4.1 I2S音频输入 222

7.3.4.2 S/PDIF音频输入 223

7.3.4.3 串行控制（从）接口 223

7.3.4.4 主接口 223

7.3.4.5 直接数据输入脚 223

7.3.4.6 中断输出 223

7.3.5 音频接收器（ARX） 223

7.3.5.1 I2S音频输出 224

7.3.5.2 S/PDIF音频输出 225

7.3.5.3 主接口 225

7.3.5.4 串行从接口 226

7.3.5.5 并行口和PWM 226

7.3.6 ATX和ARX相同部分的框图和功能 226

7.3.6.1 晶体振荡器 226

7.3.6.2 射频收发器 226

7.3.6.3 QoS服务质量引擎 227

7.3.6.4 音频压缩／解压缩 227

7.3.6.5 电源稳压器 227

7.3.6.6 偏压参考／复位 227

7. 4 工作概述 228

7.4.1 上电／复位顺序 228

7.4.2 射频链接初始化 228

7.4.2.1 空闲状态 228

7.4.2.2 链路查找状态 229

7.4.2.3 同步状态 229

7.4.3 音频通道 229

7.4.4 控制通道 230

7.4.5 掉电模式 230

7.5 nRF24Z1寄存器映射 231

7.5.1 从ATX端的寄存器访问 231

7.5.2 从ARX端的寄存器访问 234

7.5.3 外部EEPROM的寄存器映射 234

7.6 数字I/O 234

7.6.1 复位期间的数字I/O特性 235

7.6.2 音频接口 235

7.6.2.1 I2S音频接口 235

7.6.2.2 S/PDIF音频接口 235

7.6.2.3 音频接口功能 236

7.6.2.4 ATX音频接口控制 237

7.6.2.5 ARX音频接口控制 239

7.6.2.6 I2S音频接口时序 240

7.6.3 串行主接口 242

7.6.4 控制和GPIO接口 246

7.6.4.1 ATX接口和引脚配置 246

7.6.4.2 SPI从接口 247

7.6.4.3 2线从接口 247

7.6.4.4 通用输入引脚D［2：0］ 248

7.6.4.5 ATX控制接口时序 249

7.6.4.6 ARX控制接口选择 250

7.6.4.7 ARX GPIO引脚 251

7.6.5 数据通道时序 253

7.6.5.1 前向数据通道：数据从ATX到ARX 253

7.6.5.2 反向数据通道：数据从ARX到ATX 254

7.7 服务质量引擎（QoS）和射频协议 256

7.7.1 链路建立 256

7.7.2 射频协议 256

7.7.3 自适应跳频（AFH） 257

7.7.4 链接寄存器 258

7.7.5 射频输出功率 260

7.8 中断 261

7.9 复位输出 262

7.10 掉电控制 263

7.10.1 激活掉电模式 263

7.10.2 从掉电模式唤醒 264

7.10.2.1 中断唤醒 264

7.10.2.2 定时器唤醒 265

7.10.2.3 由自动掉电模式唤醒 266

7.10.2.4 当唤醒时中断一个外部MCU 266

7.10.3 nRF24Z1节电方式举例 266

7.11 通过控制通道更新寄存器 267

7.12 测试模式 269

7.13 电气特性 270

7.14 绝对最大额定值 273

7.15 封装信息 273

7.16 应用信息 275

7.16.1 天线I/O 275

7.16.2 晶体规格 275

7.16.3 偏压参考电阻 275

7.16.4 内部数字供电去耦 275

7.16.5 PCB布局和去耦指南 276

7.17 nRF24Z1基本应用设计 276

7.17.1 nRF24Z1原理图 276

7.17.2 nRF24Z1射频板PCB布局 278

7.17.3 nRF24Z1材料清单 280

7.17.3.1 ATX材料清单 280

7.17.3.2 ARX材料清单 280

7.18 nRF24Z1典型应用—2.4 GHz数字无线立体声音箱 281

7.18.1 ATX音频发射器 281

7.18.2 ARX音频接收器 283

7.18.3 nRF24Z1的寄存器配置 283

7.18.4 2.4 GHz数字无线音箱模块及电气特性参数 286

7.18.5 2.4 GHz数字无线音箱的频响特性实测 287

7.19 nRF24Z1典型应用设计—2&4 GHz数字无线立体声耳机 288

参考文献 290