NRF905无线收发模块开发指南

V&T武汉微安通科技有限公司1NRF905无线收发模块开发指南武汉微安通科技有限公司V&T武汉微安通科技有限公司2一、模块介绍RF905无线收发模块（PTR8000+），在NordicVLSI公司最新封装改版NRF905无线通信芯片基础上，特做优化设计，采用高精度贴片晶振，体积更小，性能更优。工作于433MHz全球开放ISM频段免许可证使用，高性能低功耗，接收灵敏度高，抗干扰性强，集成度高，通信稳定，是目前最主流的无线收发电路目前我公司共有3款基于NRF905的微功率无线模块：RF905B（PCB板载天线），模块尺寸：38*44（最宽处）V&T武汉微安通科技有限公司3RF905SE（垂直外置天线，标配短柱状天线，其他天线可选）模块尺寸32*19mm（不含天线部份）RF905RD（新推出版本，尺寸更小，精度更高，标配水平外置天线）模块尺寸：25*19mm(尺寸不含天线及SMA座)；RF905RD的低成本版本（主板及性能完全一致）。V&T武汉微安通科技有限公司4RF905RD-TH，配置高品质弹簧天线，极具性价比，尤其适合在批量使用的场合。模块性能及特点：（1）433MHz开ISM频段免许可证使用。（2）最高工作速率50kbps，高效GSFK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合（3）125频道，满足多点通信和跳频通信需要（4）内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制（5）低功耗1.9-3.6V工作,待机模式下状态仅为2.5Ua（6）收发模式切换时间650us（7）模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示），可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便（8）TXMode:在+10dBm情况下，电流为30mA,RXMode:12.2mA（9）标准DIP间距接口，便于嵌入式应用（10）RF905B配PCB板天线，传输距离100米，RF905E及RF905RD配SMA天线，传输距离300米二、接口电路管脚说明V&T武汉微安通科技有限公司5说明：(1)VCC脚接电压范围为3.3V~3.6V之间，不能在这个区间之外，超过3.6V将会烧毁模V&T武汉微安通科技有限公司6块。推荐电压3.3V左右(2)除电源VCC和接地端，其余脚都可以直接和普通的5V单片机IO口直接相连，无需电平转换。当然对3V左右的单片机更加适用(3)硬件上没有SPI的单片机，可以用普通单片机IO口模拟SPI，不需要单片机SPI模块介入，只需添加代码模拟SPI时序即可(4)13脚、14脚为接地脚,需要和母板的逻辑地连接起来(5)排针间距为100mil,标准DIP插针，如果需要其他封装接口，比如密脚插针，或者其他形式的接口，可以联系我们定做(6)与51系列单片机P0口连接时候，需要加10K的上拉电阻,与其余口连接不需要(7)其他系列的单片机，如果是5V的，请参考该系列单片机IO口输出电流大小，如果超过10mA，需要串联电阻分压，否则容易烧毁模块!如果是3.3V的，可以直接和RF905模块的IO口线连接。三、模块引脚和电气参数说明RF905模块使用Nordic公司的nRF905芯片开发而成。RF905单片无线收发器工作在433/868/915MHZ的ISM频段由一个完全集成的频率调制器一个带解调器的接收器一个功率放大器一个晶体震荡器和一个调节器组成ShockBurst工作模式的特点是自动产生前导码和CRC可以很容易通过SPI接口进行编程配置电流消耗很低在发射功率为＋10dBm时发射电流为30mA接收电流为12.5mA.进入POWERDOWN模式可以很容易实现节电。V&T武汉微安通科技有限公司7四、工作方式RF905一共有四种工作模式,其中有两种活动RX/TX模式和两种节电模式。活动模式ShockBurstRXShockBurstTX节电模式掉电和SPI编程STANDBY和SPI编程4.1ShockBurst模式ShockBurstTM收发模式下，使用片内的先入先出堆栈区，数据低速从微控制器送入，但高速发射，这样可以尽量节能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发射速率。与射频协议相关的所有高速信号处理都在片内进行，这种做法有三大好处：尽量节能；低的系统费用(低速微处理器也能进行高速射频发射)；数据在空中停留时间短，抗干扰性高。ShockBurstTM技术同时也减小了整个系统的平均工作电流。在ShockBurstTM收发模式下，RF905自动处理字头和CRC校验码。在接收数据时，自动把字头和CRC校验码移去。在发送数据时，自动加上字头和CRC校验码，当发送过程完成后，V&T武汉微安通科技有限公司8DR引脚通知微处理器数据发射完毕。4.1.1ShockBurstTX发送流程典型的RF905发送流程分以下几步：A.当微控制器有数据要发送时，通过SPI接口，按时序把接收机的地址和要发送的数据送传给RF905，SPI接口的速率在通信协议和器件配置时确定；B.微控制器置高TRX_CE和TX_EN，激发RF905的ShockBurstTM发送模式；C.RF905的ShockBurstTM发送：(1)射频寄存器自动开启；(2)数据打包(加字头和CRC校验码)；(3)发送数据包；(4)当数据发送完成，数据准备好引脚被置高；D.AUTO_RETRAN被置高，RF905不断重发，直到TRX_CE被置低；E.当TRX_CE被置低，RF905发送过程完成，自动进入空闲模式。注意：ShockBurstTM工作模式保证，一旦发送数据的过程开始，无论TRX_EN和TX_EN引脚是高或低，发送过程都会被处理完。只有在前一个数据包被发送完毕，RF905才能接受下一个发送数据包。4.1.2ShockBurstRX接收流程接收流程A.当TRX_CE为高、TX_EN为低时，RF905进入ShockBurstTM接收模式；B.650us后，RF905不断监测，等待接收数据；C.当RF905检测到同一频段的载波时，载波检测引脚被置高；D.当接收到一个相匹配的地址，AM引脚被置高；E.当一个正确的数据包接收完毕，RF905自动移去字头、地址和CRC校验位，然后把DR引脚置高F.微控制器把TRX_CE置低，nRF905进入空闲模式；G.微控制器通过SPI口，以一定的速率把数据移到微控制器内；H.当所有的数据接收完毕，nRF905把DR引脚和AM引脚置低；I.nRF905此时可以进入ShockBurstTM接收模式、ShockBurstTM发送模式或关机模式。当正在接收一个数据包时，TRX_CE或TX_EN引脚的状态发生改变，RF905立即把其工作模式改变，数据包则丢失。当微处理器接到AM引脚的信号之后，其就知道RF905正在接收数据包，其可以决定是让RF905继续接收该数据包还是进入另一个工作模式。4.1.3节能模式RF905的节能模式包括关机模式和节能模式。在关机模式，RF905的工作电流最小，一般为2.5uA。进入关机模式后，RF905保持配置字中的内容，但不会接收或发送任何数据。空闲模式有利于减小工作电流，其从空闲模式到发送模式或接收模式的启动时间也比较短。在空闲模式下，RF905内部的部分晶体振荡器处于工作状态。五、配置RF905模块所有配置字都是通过SPI接口送给RF905。SIP接口的工作方式可通过SPI指令进行设置。当RF905处于空闲模式或关机模式时，SPI接口可以保持在工作状态。5.1SPI接口寄存器配置SPI接口由状态寄存器、射频配置寄存器、发送地址寄存器、发送数据寄存器和接收数据寄存器5个寄存器组成。状态寄存器包含数据准备好引脚状态信息和地址匹配引脚状态V&T武汉微安通科技有限公司9信息；射频配置寄存器包含收发器配置信息，如频率和输出功能等；发送地址寄存器包含接收机的地址和数据的字节数；发送数据寄存器包含待发送的数据包的信息，如字节数等；接收数据寄存器包含要接收的数据的字节数等信息。SPI接口由5个内部寄存器组成执行寄存器的回读模式来确认寄存器的内容SPI接口和5个内部寄存器状态寄存器Status-Register寄存器包含数据就绪DR和地址匹配AM状态RF配置寄存器RF-ConfigurationRegister寄存器包含收发器的频率,输出功率等配置信息发送地址TX-Address寄存器包含目标器件地址字节长度由配置寄存器设置发送有效数据TX-Payload寄存器包含发送的有效ShockBurst数据包数据字节长度由配置寄存器设置接收有效数据TX-Payload寄存器包含接收到的有效ShockBurst数据包数据字节长度由配置寄存器设置在寄存器中的有效数据由数据准备就绪DR指示5.2SPI指令设置当CSN为低时,SPI接口开始等待一条指令。任何一条新指令均由CSN的由高到低的转换开始。用于SPI接口的有用命令见下表：SPI串行接口指令设置V&T武汉微安通科技有限公司105.3SPI时序V&T武汉微安通科技有限公司115.4配置寄存器RF-Configuration-Register说明V&T武汉微安通科技有限公司125.5配置寄存器内容V&T武汉微安通科技有限公司13V&T武汉微安通科技有限公司14注意：射频寄存器的各位的长度是固定的。然而，在ShockBurstTM收发过程中，TX_PAYLOAD、RX_PAYLOAD、TX_ADDRESS和RX_ADDRESS4个寄存器使用字节数由配置字决定。RF905进入关机模式或空闲模式时，寄存器中的内容保持不变。六、RF905编程指南使用RF905模块无需掌握任何专业无线或高频方面的理论，读者只需要具备一定的C语言程序基础即可。本文档没有涉及到的问题，读者可以参考nRF905官方手册。6.1[nRF905配置寄存器]V&T武汉微安通科技有限公司15字节0：[7:0]CH_NO[7:0]：连同字节1的CH_NO[8]和HFREQ_PLL控制905的载波频段参考设置：OperatingfrequencyHFREQ_PLLCH_NO430.0MHz[0][001001100]433.1MHz[0][001101011]433.2MHz[0][001101100]434.7MHz[0][001111011]862.0MHz[1][001010110]868.2MHz[1][001110101]868.4MHz[1][001110110]869.8MHz[1][001111101]902.2MHz[1][100011111]902.4MHz[1][100100000]927.8MHz[1][110011111]载波频率的计算公式：字节1：[0]CH_NO[8]：参见字节0[1]HFREQ_PLL：0-器件工作在433MHZ频段1-期间工作在868/915MHZ频段[3:2]PA_PWR：输出功率00-10dBm（默认）01-2dBm10+6dBmV&T武汉微安通科技有限公司1611+10dBm[4]RX_RED_PWR：降低接收模式电流消耗至1.6mA，灵敏度降低。0-正常模式（默认）1-低功耗模式[5]AUTO_RETRAN：自动重发TX寄存器中的数据包，如果TRX_CE和TX_EN被设置为高。0-不重发数据包（默认）1-自动重发数据包[7:6]保留字节2[2:0]RX_AWF[2:0]：RX地址宽度001-1字节RX地址宽度（默认）100-4字节RX地址宽度[3]保留[6:4]TX_AWF[2:0]：TX地址宽度001-1字节TX地址宽度100-4字节TX地址宽度[7]保留字节3[5:0]RX_PW[5:0]：RX接收有效数据宽度000001-1字节RX有效数据宽度000010-2字节RX有效数据宽度……100000-32字节RX有效数据宽度[7:6]保留字节4[5:0]TX_PW[5:0]：TX发送有效数据宽度000001-1字节TX有效数据宽度000010-2字节TX有效数据宽度……100000-32字节TX有效数据宽度[7:6]保留字节5：RX地址0字节字节6：RX地址1字节字节7：RX地址2字节字节8：RX地址