博体育Bsports|杏彩总代理|基于HW2181B的航模无线遥控通信系统设计与

bsports网页版在线登录ღ◈,程序开发ღ◈。博体育BsportsAPP下载ღ◈,ღ◈、智能家居ღ◈、以及其它无线数据传输和远程控制等领域ღ◈。片上集成高性能ღ◈、低功耗的RF收发器和32位MCU(单片机)ღ◈。本设计采用无线遥控通信系统的遥控器端与接收器端的数据传输及2.4G 通信频道的自动跳频ღ◈,有效地改善了通信质量和通信距离ღ◈。
HW2181B是一款高集成度的2.4 GHz ISM频段无线SoC芯片ღ◈,片上集成高性能ღ◈、低功耗的RF收发器和32位MCUღ◈。工作电压范围ღ◈:2.2~3.6Vღ◈,工作主频最高48 MHzღ◈,
片上RF收发器的外围电路简单ღ◈,只需少数外围被动器件即可构成完整的2.4 GHz无线收发系统ღ◈。RF 收发器发射功率最大可以到8 dBm ღ◈,接收灵敏度可达到-93 杏彩总代理ღ◈、-89 杏彩总代理杏彩总代理ღ◈。
当使能RF收发器DBUS_TXEN并且发送FIFO处于有效状态后ღ◈,RF收发器进入TX模式ღ◈。在发送完成之后ღ◈,RF收发器进入IDLE模式ღ◈,关闭DBUS_TXEN后ღ◈,RF收发器进入SLEEP模式ღ◈。
当使能RF收发器DBUS_RXEN并且接收FIFO处于有效状态后ღ◈,RF收发器进入RX模式ღ◈。若FIFO为占用状态不满足接收条件时ღ◈,RF收发器进入IDLE模式杏彩总代理ღ◈,关闭DBUS_RXEN后ღ◈,
PID 长度为2 bitღ◈,发送时由硬件自动产生ღ◈。 PTX 每发送1次新的数据包 PID 将自动加‘1’ღ◈。
PRX 针对当前接收的 PIPE 地址ღ◈,依据 PID 与 CRC 值确定当前包为新接收包或重传包(重
此指示位用于当 ACK 功能使能时ღ◈,PTX 告知 PRX 当前包无需 ACK 的特例情况ღ◈。可以通过
HW2181B 是一款高集成度的 2.4 GHz 无线SoC 芯片ღ◈,片上集成高性能ღ◈、低功耗的射频收发器和32位MCUღ◈。片上射频收发器的外围电路简单ღ◈,只需少数外围被动器件即可构成完整的2.4 GHz无线B无线所示ღ◈。
HW2181B 应用电路主要由晶体振荡电路ღ◈、射频匹配网络ღ◈、电源去耦网络和数字 I/O 四部分构成ღ◈。
晶体振荡电路支持 12 MHzღ◈、16 MHz 无源晶振ღ◈。根据应用需求的不同ღ◈,晶振选取原则如下ღ◈:晶振的频率公差(Frequency Tolerance)越小ღ◈,收发两端之间的频率差越小ღ◈,则远距离通信成功率将显著提高ღ◈。因此远距离应用请尽量选用公差小的无源晶振博体育Bsportsღ◈,推荐使用公差±10 ppm(10-6) 的无源晶振ღ◈。晶振两边的负载电容 C7 和 C8 一般不需要焊接ღ◈,只有在一些对频率要求比较苛刻的应用ღ◈,才需要增加电容进行微调ღ◈。电容越大则晶振频率越低ღ◈,但需要注意的是ღ◈,电容太大会导致晶振不振ღ◈,由于不同厂家的晶振参数不同ღ◈,所以具体取值要通过实际调试来确定ღ◈。
射频前端匹配网络主要完成射频信号谐波抑制ღ◈、天线端阻抗匹配等功能ღ◈,该部分元器件选型对通信将产生较大影响ღ◈。因此ღ◈,C1ღ◈、C2请尽量选用高频性能好ღ◈,精度高ღ◈、稳定性高的电容ღ◈,推荐用材质为 NP0(C0G)的电容ღ◈,至少也要用 X7R 电容杏彩总代理ღ◈。
外围电源去耦电容 C4ღ◈、C6 和 C9ღ◈,可以滤除电源上的干扰信号ღ◈。其中ღ◈,特别需要注意的是 C6ღ◈,建议最小取值 10uFღ◈,对于一些干扰很大的应用ღ◈,建议增加到 22 µF 以上ღ◈。C4和 C9一般取0.1 µF即可ღ◈。需要注意的是 C5ღ◈,是芯片内部数字模块的滤波电容ღ◈,推荐焊接ღ◈,可以增强数字电路的稳定性ღ◈。C3 是内部射频模块的滤波电容ღ◈,一般不用焊接ღ◈。
HW2181B 2.4 GHz无线通信系统对PCB(印制板)设计有比较高的要求ღ◈,设计不好会影响通信距离ღ◈。本设计PCB 如图5所示ღ◈。
1) 需要特别注意的是ANT 脚有直流电压输出ღ◈,所以推荐使用电容方案ღ◈,此方案可以外接 PCB天线) 芯片底部中间的大焊盘(EP)脚必须接地ღ◈,建议在此焊盘上添加 9 个均匀排列的接地过孔ღ◈。推荐过孔尺寸为 0.3 mmღ◈,减小漏锡的风险ღ◈。3 脚和 5 脚不需要和底部大焊盘连接ღ◈,主要用于射频信号隔离ღ◈。
3) 射频器件必须优先布局布线 是射频匹配元件ღ◈,必须尽可能靠近芯片的 ANT脚(PIN4)ღ◈,推荐的布局方式是 C1 垂直放置ღ◈,C2 水平放置ღ◈。射频电路(包括射频走线ღ◈、器件和天线接口)周围都要包地ღ◈,并均匀放置一些接地过孔ღ◈。
特别是和芯片 PIN1和 PIN2 连接的 C6ღ◈,应该选取大容量电容ღ◈,建议最小取值为 10 µFღ◈,推荐 22 µF 以上ღ◈。C5 推荐焊接ღ◈,可以增强芯片的可靠性ღ◈。C3 电容一般不需要焊接ღ◈,可以在PCB板上预留位置ღ◈。
5) 芯片内部RF收发器的电源管脚是PIN1ღ◈、PIN2ღ◈、PIN9博体育Bsportsღ◈,MCU的电源管脚是PIN36ღ◈,它们在内部无连接ღ◈,所以需要在外部连接到电源上ღ◈。RF 收发器的电源线可以在芯片管脚和中间大焊盘(EP)之间的区域之间走线(见图中的高亮线)ღ◈,由于是在芯片底部ღ◈,为了避免短路ღ◈,需要在电源走线上增加一层丝印保护ღ◈。电源线尽量不要在底层走线ღ◈,以免破坏底层地平面的完整性博体育Bsportsღ◈。
6) 晶振两边的C7和C8电容一般不需要焊接ღ◈,只有在需要调整晶振频率时才使用ღ◈,可以在PCB板上预留位置杏彩总代理杏彩总代理ღ◈。
1) 系统根据遥控器端产生的5个随机地址码及1-16组成的数进行哈希运算ღ◈,在80个频点中生成1个含16个频点的跳频表ღ◈,跳动时间间隔为15 msღ◈,精度为±500 µsღ◈,采用hash 算法算出此跳频表ღ◈,预先存储1个16个频点的hash table在遥控器端ღ◈,对码时传给接收器端ღ◈,接收器端进行表的存储ღ◈。
2) 遥控器端和接收器端对码时均使用同一个16个频点的tableღ◈,同时存储在遥控器端和接收器端ღ◈。
3) 接收器端通过依次停留在跳频表的每个频点搜索遥控器端数据ღ◈,每频点最多停16×15 ms+2 ms=242 ms博体育Bsportsღ◈,收不到再依次切换到下一个频点ღ◈,收到后即按跳频表跳动ღ◈,同时进行时间同步清零操作ღ◈。接收器端在计算出的监听点+2 ms区间内监听ღ◈,收到后即进行同步清零ღ◈,没收到计算下一频点时间并等候ღ◈。
本文介绍的基于HW2181B SOC MCU航模无线遥控通信系统的设计与实现具有很好的实用价值和成本优势杏彩总代理ღ◈。特别是本设计采用的通信跳频算法博体育Bsportsღ◈,提高了系统的抗干扰能力ღ◈,有效地改善了通信质量ღ◈。基于HW2181B方案的航模无线遥控通信系统在众多航模产品研发企业中得到广泛的应用ღ◈,获得开发工程师的一致好评ღ◈。
[2] 上海东软载波微电子有限公司.东软载波单片机应用系统[M].北京:北京航空航天大学出版社,2017.