摘要:简要介绍内嵌AVR RISC微控制器的无线数据发射器AT86RF401的功能、内部结构、引脚排列及典型的应用电路。
关键词:线数据传输 无线发射器 微控制器
概 述
AT86RF401是单片机集成内嵌AVR RISC微控制器的RF无线数据发射器,输出频率范围为250~450MHz,最大输出功率+6dBm,发射率10Kband。芯片内嵌AVR
RISC微控制器、2KB(1K×16b)的Flash程序存储器、128B(字节)的可下载的EEPROM数据存储器、128B的RISC
SRAM、看门狗定时器、6个通用I/O、在系统可编程。工作电压2.0~3.5V。待机电流0.1~0.5μA,发射电流17mA,可用CR20332/CR201B
LiMnO2电源供电。可用于遥控无键入口(RKE)发射器、车库门开门器、遥测(轮胎压力,水、电、气表,贵重物品跟踪)、无线安防系统、无线电遥控等应用领域。
一、引脚排列及功能
AT86RF401采用20脚TSSOP封装,各引脚功能如表1所列。
表1 AT86RF401引脚功能
引 脚 | 符 号 | 功 能 |
1 | ANTB | 天线输出 |
2 | LOOPFIL | 外接VCO回路滤波器 |
3 | L1 | 外接VCO电感 |
4 | L2 | 外接VCO电感 |
5 | RESETB | SPI复位输入 |
6 | NC | 空脚 |
7 | SDI/IO0 | SPI数据输入、输出/输出0 |
8 | SDO/IO1 | SPI数据输入、输入/输出1 |
9 | SCK/IO2 | SPI时钟输出、输入/输出2 |
10 | XTAL | 晶振输入 |
11 | XTALB/CLK | 晶振/时钟输入 |
12 | IO3 | 输入/输出3 |
13 | IO4 | 输入/输出4 |
14 | IO5 | 输入/输出5 |
15 | DGND | 数字地 |
16 | AGND | 模拟地 |
17 | DVDD | 数字电源 |
18 | AVDD | 模拟电源 |
19 | CFIL | 外接数据滤波器 |
20 | ANT | 天线输出 |
二、基本结构和特性
AT86RF401内部结构框图如图1所示,包括一个完整的发射器电路和微控制器电路。
1.发射器
晶体振荡器振荡频率范围是6~20MHz,为整个芯片提供主时钟,并使用一个可编程的分频器为AVR系统提供时钟。PLL输出信号经RF功率放大器产生一个适合驱动在片调谐回路天线的差动输出(即RF发射)。PLL输出信号在发射前被选通(导通一截止ASK)或被调幅,使用RF载波发射数据流。RF功率放大器输出功率能够使用软件调节。
2.AVR微控制器结构
I/O和控制寄存器:I/O空间地址和功能如表2所列。AT86RF401
I/O和外设被设置在I/O空间内。各I/O存储单元利用输入和输出指令在32个通用工作寄存器和I/O空间之间传送数据。地址范围$00~$1F内的I/O寄存器,使用SBI和CBI指令,可直接进行存取。在这些寄存器中的每位数值都能够使用SBIS和SBIC指令检验。
表2 AT86RF401 I/O空间地址和功能
地 址 | 名 称 | 功 能 |
$3F | SREG | 状态寄存器 |
$3E | SP | 堆栈指针高位寄存器 |
$3D | SPL | 堆栈指针低位寄存器 |
$35 | B_CONFIG | 低电池组低寄存器 |
$34 | B_DET | 按键检测寄存器 |
$33 | PWR_CTL | 功能控制寄存器 |
$32 | IO_DATIN | I/O DATA输入寄存器 |
$31 | I_DATOUT | I/O DATA输出寄存器 |
$30 | IO_ENAB | I/O使能寄存器 |
$22 | WDTCR | 看门狗定时控制寄存器 |
$21 | BTCR | 位定时控制寄存器 |
$20 | BTCNT | 位定时控制寄存器 |
$1E | DEEAR | 数据EEPROM地址寄存器 |
$1D | DEEDR | 数据EEPROM数据寄存器 |
$1C | DEE | 数据EEPROM控制寄存器 |
$17 | TXCR7 | 发射组态寄存器7 |
$16 | TXCR6 | 发射组态寄存器6 |
$15 | TXCR5 | 发射组态寄存器5 |
$14 | TXCR4 | 发射组态寄存器4 |
$13 | TXCR3 | 发射组态寄存器3 |
$12 | CTL0 | |
$11 | TXCR2 | 发射组态寄存器2 |
$10 | TXCR1 | 发射组态寄存器1 |
AVR状态寄存器SREG为8位,包括:总中断使能、位复制存储、半进位标志、符号位、溢出标志、负数标志、零标志和进位标志。可读可写,初始值为00H。复位和中断处理,必须设置SREG中的中断控制使能位。
对于位定时器,AT86RF401使用2个中断。这些中断和复位在程序存储器空间有各自的编程向量。复位和中断向量如表3所列。
对于复位中断处理,最典型和通用的程序设置是:
地址表 编码 注释
$000 jmp RESET ;复位处理
$002 jmp BT_F2_ISR ;位定时器2中断服务程序
$004 jmp BT_F0_ISR ;位定时器0中断服务程序
$006 MAIN:
存储器编程:AT86RF401 MCU提供2个程序存储器允许编程/不允许编程锁定位。锁定位保护模式如表4所列。AT86RF401提供2KB(字节)的可反复编程的Flash程序存储器和1Kb(位)的EEPROM数据存储器。存储器可由串行SPI接口编程。当RESETB端接地时,程序存储器和数据存储器可使用串行SPI总线编程。串行接口由SCK、SDI(输入)和SDO(输出)组成。在RESETB被设置为低后,在编程/擦除操作执行前,必须首先执行编程命名能指令。
表3 AT86RF401复位和中断向量
向量编号 | 编程地址 | 源 | 中断定义 |
1 | $000 | 复位、看门狗、按键 | 硬件端、看门狗或按键复位 |
2 | $002 | 位定时器 | 位定时器标志2中断 |
4 | $004 | IO3 | 位定时器标志0中断 |
5 | $006 | TBD | 未使用 |
表4 AT86RF401锁定位保护模式
编程锁定位 | 保护类型 | ||
模式 | LB1 | LB2 | |
1 | 1 | 1 | 无编程锁定<可编程> |
2 | 0 | 1 | EEPROM不可编程 |
3 | 0 | 0 | EEPROM不可编程也不可校验 |
AT86RF401包括一个128B EEPROM。这个存储器利用在I/O存储器中的3个寄存器DEECR、DEEDR、器利用在I/O存储器中的3个寄存器DEECR、DEEDR、DEEAR访问。
串行编程和校验电路如图2所示。串行编程时序波形如图3所示。当写数据到AT86RF401时,数据在CLK的上沿被选通;当从AT86RF401读数据时,数据在CLK的下沿被选通。
三、应用电路
典型的应用电路如图4所示。图4中芯片工作频率为315MHz,如需工作在433.92MHz,则电路中元件参数R1为9.0kΩ,C3为6.5pF,C8为120pF,Y1为18.08MHz。发射天线可印制在PCB上。