内嵌微控制器的无线数据发射器的特性及应用

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

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

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：XXXX;主程序开始

    AT86RF401复位源有：①上电复位。当电源电压加到VDD和GND端时，AT86RF401复位。②外复位。当逻辑低电平加在RESETB端时， AT86RF401复位。这个复位复位所有的I/O寄存器和置通道进入SPI模式。在2个AVR系统时钟脉冲后，I/O寄存器可通过SPI接口读和写。③ 看门狗复位。类似上电复位，由看门狗定时器引起。④按键复位（软件复位）。是由软件设置的专门复位，在按键复位时大多数的I/O寄存器不被复位。⑤电压下降复位。当电池电压低于设定值时，产生复位。在上电复位和看门狗复位时，所有I/O寄存器是被设置在初始状态，程序开始执行的地址是$000。设置在 $000单元的指令必须是RJMP或JMP转向复位处理程序。

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

表4 AT86RF401锁定位保护模式

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。