Si24R1中文文档介绍

PreliminarySi24R1超低功耗高性能2.4GHzGFSK无线收发芯片主要特性„工作在2.4GHzISM频段„调制方式：GFSK/FSK„数据速率：2Mbps/1Mbps/250Kbps„超低关断功耗：0.7uA„超低待机功耗：15uA„快速启动时间：130uS„内部集成高PSRRLDO„宽电源电压范围：1.9-3.6V„数字IO电压:3.3V/5V„低成本晶振：16MHz±60ppm„接收灵敏度：-83dBm@2MHz„最高发射功率：7dBm„接收电流（2Mbps）：15mA„发射电流(2Mbps):12mA（0dBm)„10MHz四线SPI模块„内部集成智能ARQ基带协议引擎„收发数据硬件中断输出„支持1bitRSSI输出„极少外围器件,降低系统应用成本„QFN20封装或COB封装应用范围‹无线鼠标、键盘‹无线遥控、体感设备‹有源RFID、NFC‹智能电网、智能家居‹无线音频‹无线数据传输模块‹低功耗自组网无线传感网节点封装图结构框图PreliminarySi24R1术语缩写术语描述中文描述ARQAutoRepeat-reQuest自动重传请求ARTAutoReTransmission自动重发ARDAutoRetransmissionDelay自动重传延迟BERBitErrorRate误码率CEChipEnable芯片使能CRCCyclicRedundancyCheck循环冗余校验CSNChipSelect片选DPLDynamicPayloadLength动态载波长度GFSKGaussianFrequencyShiftKeying高斯频移键控IRQInterruptRequest中断请求ISMIndustrial-Scientific-Medical工业科学医学LSBLeastSignificantBit最低有效位MbpsMegabitpersecond兆位每秒MCUMicroControllerUnit微控制器MHzMegaHertz兆赫兹MISOMasterInSlaveOut主机输入从机输出MOSIMasterOutSlaveIn主机输出从机输入MSBMostSignificantBit最高有效位PAPowerAmplifier功率放大器PIDPacketIdentity数据包识别位PLDPayload载波RXRX接收端TXTX发射端PWR_DWNPowerDown掉电PWR_UPPowerUP上电RF_CHRadioFrequencyChannel射频通道RSSIReceivedSignalStrengthIndicator信号强度指示器RXReceiver接收机RX_DRReceiveDataReady接收数据准备就绪SCKSPIClockSPI时钟SPISerialPeripheralInterface串行外设接口TXTransmitter发射机TX_DSTransmitDataSent已发数据XTALCrystal晶体振荡器PreliminarySi24R1目录1、简介..................................................42、引脚信息..............................................53、工作模式..............................................64、数据包处理协议........................................95、SPI数据与控制接口....................................146、寄存器映射表.........................................167、主要参数指标.........................................228、封装.................................................249、典型应用原理图.......................................2610、订单信息............................................29附：典型配置方案.......................................30PreliminarySi24R11、简介Si24R1是一颗工作在2.4GHzISM频段，专为低功耗无线场合设计，集成嵌入式ARQ基带协议引擎的无线收发器芯片。工作频率范围为2400MHz-2525MHz，共有126个1MHz带宽的信道。Si24R1采用GFSK/FSK数字调制与解调技术。数据传输速率与PA输出功率都可以调节，支持2Mbps,1Mbps,250Kbps三种数据速率。高的数据速率可以在更短的时间完成同样的数据收发，因此可以具有更低的功耗。Si24R1针对低功耗应用场合进行了特别优化，在关断模式下，所有寄存器值与FIFO值保持不变，关断电流小于0.7uA；在待机模式下，时钟保持工作，电流小于15uA，并且可以在不到130uS时间内开始数据的收发。Si24R1操作方式非常方便，只需要微控制器（MCU）通过SPI接口对芯片少数几个寄存器配置即可以实现数据的收发通信。嵌入式ARQ基带引擎基于包通信原理，支持多种通信模式，可以手动或全自动ARQ协议操作。内部集成收发FIFO，可以保证芯片与MCU数据连续传输，增强型ARQ基带协议引擎能处理所有高速操作，因此大大降低了MCU的系统消耗。Si24R1具有非常低的系统应用成本，只需要一个MCU和少量外围无源器件即可以组成一个无线数据收发系统。内部集成高PSRR的LDO电源，保证1.9-3.6V宽电源范围内稳定工作；数字IO兼容3.3V/5V两种电压，可以与各种MCU接口。图1-1芯片结构框图PreliminarySi24R12、引脚信息VDD_PARFPRFNVSSVCCCECSNSCKMOSIMISO123451514131211XIXOVSSVCCIRQ1098761617181920VSSVDD_DVCCVSSIREFQFN204×4图2-1Si24R1引脚信息图（QFN204×4封装）表2.1引脚功能描述端口端口名称端口类型功能描述1CEDI芯片开启信号，激活RX或TX模式2CSNDISPI片选信号3SCKDISPI时钟信号4MOSIDISPI输入信号5MISODOSPI输出信号6IRQDO可屏蔽中断信号，低电平有效7，15，18VCCPower电源（+1.9~+3.6V，DC）8，141720VSSPower地（0V）9XOAO晶体振荡器输出引脚10XIAI晶体振荡器输入引脚11VDD_PAPower给内置PA供电的电源输出引脚（+1.8Ｖ）12RFPRF天线接口113RFNRF天线接口216IREFAI基准电流19VDD_DPO内部数字电路电源，须接去耦电容DieexposedPower地（0V），推荐与PCB大面积地相连PreliminarySi24R13、工作模式状态转换图Si24R1芯片内部有状态机，控制着芯片在不同工作模式之间的转换。Si24R1可配置为Shutdown、Standby、Idle-TX、TX和RX五种工作模式。状态转换图如图3.1所示。接收模式RX发射模式TX发射空闲模式Idle-TX关断模式Shutdown待机模式Standby芯片上电VDD=1.9V上电延时100msPWR_UP=0PWR_UP=1切换时间：1.5~2msTXFIFO有数据且CE=1PRIM_RX=0,CE=1TXFIFO无数据TXFIFO无数据且CE=1PWR_UP=0TXFIFO有数据且CE=1切换时间：120~130usPRIM_RX=1,CE=1切换时间：120~130us单帧数据发射完成且CE=0CE=0PWR_UP=0CE=0图3-1Si24R1工作模式切换图PreliminarySi24R1Shutdown工作模式在Shutdown工作模式下，Si24R1所有收发功能模块关闭，芯片停止工作，消耗电流最小，但所有内部寄存器值和FIFO值保持不变，仍可通过SPI实现对寄存器的读写。设置CONFIG寄存器的PWR_UP位的值为0，芯片立即返回到Shutdown工作模式。Standby工作模式。在Standby工作模式，只有晶体振荡器电路工作，保证了芯片在消耗较少电流的同时能够快速启动。设置CONFIG寄存器下的PWR_UP位的值为，芯片待时钟稳定后进入Standby模式。芯片的时钟稳定时间一般为1.5~2ms，与晶振的性能有关。当引脚CE=1时，芯片将由Standby模式进入到Idle-TX或RX模式，当CE=0时，芯片将由Idle-TX、TX或RX模式返回到Standby模式。Idle-TX工作模式在Idle-TX工作模式下，晶体振荡器电路及时钟电路工作。相比于Standby模式，芯片消耗更多的电流。当发送端TXFIFO寄存器为空，并且引脚CE=1时，芯片进入到Idle-TX模式。在该模式下，如果有新的数据包被送到TXFIFO中，芯片内部的电路将立即启动，切换到TX模式将数据包发送。在Standby和Idle-TX工作模式下，所有内部寄存器值和FIFO值保持不变，仍可通过SPI实现对寄存器的读写。TX工作模式当需要发送数据时，需要切换到TX工作模式。芯片进入到TX工作模式的条件为：TXFIFO中有数据，CONFIG寄存器的PWR_UP位的值为1，PRIM_RX位的值为0，同时要求引脚CE上有一个至少持续10us的高脉冲。芯片不会直接由Standby模式直接切换到TX模式，而是先立即切换到Idle-TX模式，再由Idle-TX模式自动切换到TX模式。Idle-TX模式切换到TX模式的时间为120us~130us之间，但不会超过130us。单包数据发送完成后，如果CE=1,则由TXFIFO的状态来决定芯片所处的工作模式，当TXFIFO还有数据，芯片继续保持在TX工作模式，并发送下一包数据；当TXFIFO没有数据，芯片返回Idle-TX模式；如果CE=0，立即返回Standby模式。数据发射完成后，芯片产生数据发射完成中断。RX工作模式当需要接收数据时，需要切换到RX工作模式。芯片进入到RX工作模式的条件为：设置寄存器CONFIG的PWR_UP位的值为1，PRIM_RX位的值为1，并且引脚CE=1。芯片由Standby模式切换到RX模式的时间为120~130us。当接PreliminarySi24R1收到数据包的地址与芯片的地址相同，并且CRC检查正确时，数据会自动存入RXFIFO，并产生数据接收中断。芯片最多可以同时存三个有效数据包，当FIFO已满，接收到的数据包被自动丢掉。在接收模式下，可以通过RSSI寄存器检测接收信号功率。当接收到的信号强度大于-60dBm时，RSSI寄存器的RSSI位的值将被设置为1。否则，RSSI=0。。RSSI寄存器的更新方法有两种：当接收到有效的数据包后，RSSI会自动更新，此外，将芯片从RX模式换到Standby模式时RSSI也会自动更新。RSSI的值会随温度的变化而变化，范围在±5dBm以内PreliminarySi24R14、数据包处理协议Si24R1基于包通信，支持停等式ARQ协议。芯片内部ARQ协议基带处理引擎，可以不需要外部微控制器干预下，自动实现ACK和NO_ACK数据包的处理。ARQ协议基带处理单元支持1到32字节动态数据长度，数据长度在数据包内。也可以采用固定数据长度，通过寄存器指定；基带处理单元完成数据的自动解包、打包、自动回复ACK确认信号以及自动重发。该处理单元内部有6个通信管道，可以直接支持1：6星型网络。ARQ包格式一个完整的ARQ数据包包括前导码、地址、包控制字、负载数据以及CRC。如图4.1显示为一个完整的包。图4-1一个完整的带数据的ARQ前导码字段主要用于接收数据同步，