当前位置:
门锁网>
门锁新闻>
行业热点>
详情
手机版最新留言:
使用手机微信“扫一扫”功能,扫描以下二维码,即可将本文分享到“朋友圈”中。
2024-06-23 编辑:中国门锁网 来源:网络 浏览数:6017
中国868MHz频段微功率无线电应用射频设备的要求 2008年中国政府为微功率(短距离)无线电应用增加了868MHz~ 868.6MHz的工作频率...
中国868MHz频段微功率无线电应用射频设备的要求
2008年中国政府为微功率(短距离)无线电应用增加了868MHz~ 868.6MHz的工作频率。其对无线电设备的射频要求如下:
(1)发射功率限值:5mW(e.r.p);
(2)发射信号的占空比限值:1%;
(3)载波频率容限:100×10-6;
并把该类设备归类于“各类民用设备的无线电控制装置中。
从上面的规定中可以看到,该频段可用带宽为600kHz,但并没有明确在该频道使用的带宽,数据速率以及调制方式方面要求,这就给予了应用很大的空间。本文主要是基于868MHz频段的要求,设计了比较简单通用的无线收发系统,该系统可适用于该频段的不同的无线传输应用。
SX1231介绍及性能描述
SX1231芯片是Semtech公司推出的一款高集成度、低功耗、多频段的UHF RF收发器。其工作电压为1.8V~3.6V,24引脚QFN封装,工作频率包括3155MHz、4335MHz、 8685MHz和915MHz无许可证的ISM频段;内部集成SIGMA-DELTA小数分频锁相环、功率放大器、唤醒定时器、数字调制解调器、66字节 的发送和接收数据FIFO、数据包处理、数据加密功能AES,以及6个可配置的DIO等,所有主要的RF通信参数是可编程的,大多数可动态设定。采用16 节的FIR通路滤波器,因而有好的选择性;发射功率可编程输出,从-18dBm到+17dBm;有多种调制解调方式:FSK、GFSK、MSK、GMSK 和OOK等;SX1231在使用时所需的外部元件很少,1个32MHz的晶振、几个电容和电感就可组成一个高可靠性的收发系统,设计简单且成本低。 SX1231在1.2kbps时的灵敏度高达-120dBm,主要用在无线抄表(AMR)、无线传感器网络、家庭和建筑物自动化、无线告警和安全系统、工 业监视和控制等领域。
无线射频收发系统设计
系统总体方案
无线射频收发系统的结构框图如图1所示,由STM8L151K2单片机控制SX1231实现无线数据的收发。发送模块中的STM8L151K2将数 据传送给SX1231,然后SX1231对数据进行包格式处理,包括增加前导码、同步字、CRC校验码,如果需要也可以对数据进行加密处理。最后数据包经 天线发送给接收模块。接收模块对接收到的射频信号放大、解调、解包之后,再将数据送给主控制器STM8L151K2进行相应的处理,如送显示屏或PC数据 处理中心等。该系统包括按键和液晶显示屏等人机交互界面,以及RS232接口,这实现了与PC的通信功能。
图1 系统方框图
系统硬件设计
主控芯片选用ST公司推出的单片机STM8L151K2。STM8L151K2有1K bytes的RAM和8K bytes的Flash以及256bytes的EEPROM,片上集成了包括串口、SPI、I2C、ADC、触摸屏控制功能等外围模块接口,完全满足本系 统对微控制器的要求;有多种电源管理模式(如等待模式、低功耗运行模式、低功耗等待模式等)。
STM8L151K2可以通过SPI接口对SX1231的内部寄存器进行读写操作,灵活配置各项参数。通过4线SPI接口完成对SX1231的初始化配置、读写数据、访问FIFO等操作,使SX1231正常工作在发射、接收模式,完成数据在空中的传播。
SX1231是15脚~18脚的标准的SPI接口,DIO0~DIO5可以通过内部寄存器来配置成不同的中断信号。映射关系如表1所示,这样可以很 方便地获取SX1231的工作状态。如果需要了解FIFO满、FIFO不是完全空,工作模式Ready,有效的数据包发送或接收、电池电压低、RSSI、 PLL锁定等状态,都可以配置寄存器来把这些信号映射到DIO PIN,然后单片机STM8L151K2通过检测这些DIO PIN的电平来获得或者主动通知MCU某个状态发生。可用19脚(RXTX)控制射频收发开关以进行发射通路和接收通路的切换,高电平时为发射状态。图2 中采用UPG2214TB射频开关,V1和V2分别为开关的控制脚。由于SX1231只有一个控制脚,因此增加一个三极管反相器就完成了开关的控制。21 脚(RFIO)是发射和接收共用的PIN,但是该PIN的最高输出功率为13dBm。如果需要输出更高的功率(17dBm或20dBm),就必须把发射接 至23脚(PABOOST),这时21脚(RFIO)只当作接收PIN。
图2 硬件设计原理图
SX1231接收端的输入阻抗可设置成50Ω和200Ω,通常设成200Ω,此时同一匹配值在全频段仍可获得很好的灵敏度。
SX123节省功耗方面有一些很重要的特性:
(1)工作电压范围宽:从1.8V~3.6V都可以正常工作,且任何特性都保持不变。特别是对于发射,工作电压低至1.8V时仍然保持相同的输出功 率,即电压从1.8V~3.6V,输出功率都能到达17dBm或20dBm,不随电压而变。但是其他类似的芯片,输出功率则随着电压的下降而降低。这样一 种特性,使得该系统能够使电池的利用最大化,延长电池的使用寿命,这对低功耗的应用来说具有非常重大的意义。
(2)可以在sleep/standby模式下读写寄存器:该特性节约了写FIFO时的功耗。在sleep模式下的电流为0.1μA,而在接收模式下的电流为16mA,节约了160000倍的功耗。
表1 DIO PIN 与信号的映射关系表
系统软件设计
系统中各主要功能模块均编成独立的函数由主程序调用。功能模块包括:初始化程序(包括初始化STM8L151K2、SX1231)、无线发送程序、 无线接收程序等。无线发送程序负责写入数据载荷到SX1231,并根据通信协议来配置芯片的前导码、同步字及CRC校验码,最后SX1231把其组装成数 据包将其发送出去;无线接收程序负责接收并处理数据。首先,SX1231接收到一个完整的数据包,之后逐步的把前导码、同步字以及CRC码去除,最后 MCU从其FIFO中取出有效数据。
无线收发模块之间的通信是以数据包的形式发送的,本系统定义的数据包格式如表2所示。
表2 本文系统定义的数据包格式
其中,Preamble(前导码)是一连串的10101010(0XAA)或01010101(0X55),其数量为0~655635字节,具体几 个字节可以根据应用的需要来设定。前导码主要用来进行帧同步,接收机主要依靠前导码来进行有用信号识别,完成频率控制,以及自动增益控制、信号强度判断等 动作以确保用最佳的状态接收正确的数据。SyncWord(同步字)在前导码之后,通过设定好的同步字来作为同步模式的标志码,也可以作为一个网络的 ID,相同网络的设备用相同的同步码。而接下来的地址码(Address)可以作为网络内每个设备的ID,如果数据包中的地址于本设备的地址相同,则接收 数据,否则不予处理。有效载荷(Message)是真正需要传输的数据。最后是CRC校验码,由芯片自动完成。
初始化程序
初始化程序包括STM8L151K2的初始化以及SX1231的收发频率、工作模式、调制方式、数据速率以及数据包处理等寄存器的初始化配置。
系统上电后,STM8L151K2处于默认状态,根据系统功能需求重新进行初始化配置。SX1231也处于默认状态,需要进行配置才能工作。SX1231的初始化是一个重要的部分,正确的配置对系统最终的通信性能有很大的影响。
数据发送程序
无线发送程序流程如图3所示。完成STM8L151K2、SX1231的初始化后,配置寄存器写入相应的初始化RF控制字;然后通过SPI连续写寄 存器向TX FIFO内写入需要发送的数据;再切换到发射模式。当数据发送完后,PacketSent寄存器置1,同时映射的DIO PIN会变成高电平通知MCU数据包发送完成。然后写数据到FIFO,发送,如此循环。直到所有数据发送完成,进入Sleep模式。
图3 数据收发流程图
数据接收程序
程序完成STM8L151K2、SX1231的初始化后,配置寄存器写入相应的初始化RF控制字,把SX1231配置为接收状态。检测PayloadReady为高电平时,表明已经收到数据,然后MCU从FIFO中读取数据,并进行处理。如此循环直至完成接收。
系统测试结果
系统测试条件及设置
该部分为本系统测试时的设置,根据不同的应用需求,部分设置可用作相应的变动。
•电源电压:3.3V
•频率:868.3MHz
•数据速率:4.8kbps
•频偏:5.0kHz
•接收机带宽:10kHz
•数据类型:PN15
•功率设定:4dBm
测试结果
发射功率
从图4中可以看到,发射功率为6.86dBm。低于5mW(7dBm)的规范要求。
图4 发射功率
载波频率容限:100x10-6
从图5中可以看出,设置为868.3MHz输出,实际测量的频率为868.2960MHz,则频率偏差为((868.30-868.296)MHz/868MHz)=4.6×10-6,小于规定的载波频率容限100×10-6。
图5 载波频率容限
发射信号的占空比限值:1%
发射信号的占空比通常指在一定时间内,发射信号的时间与未发射信号的时间比值。这主要取决于应用的要求,但是对类似短距离无线通信,发射器的发射的 时间是非常的小,适合于各种控制类应用。如抄表的应用中,每个月抄表一次,而且每次发射的时间都小于1秒,这个占空比远远小于1%。
图6 信道间隔和占用带宽
图7 邻信道功率
信道间隔和占用带宽
对于25kHz的信道间隔,允许的占用带宽为8.5kHz~16kHz之间。从图6的结果中可以看到,占有99%的能量的占用带宽为14.7247kHz,小于16kHz。
邻信道功率
在载波25kHz频率偏移处的功率须小于载波功率40dB。
接收灵敏度
【email protected】【email protected】以达到600m左右。
从测试结果可看出该系统具有很好的性能,精准的频率控制,高的接收灵敏度,可以满足于宽带的应用要求,而且结果也表明完全适合于窄带应用。完全满足 于中国年微功率(短距离)无线电应用对于868MHz~868.6MHz频段的规范要求。在本系统的基础上,稍作改变就可适用于不同的应用环境。
想了解这个项目,请联系我!
我想加盟,请将项目的资料发给我。
请问我所在地区有加盟商了吗?
想了解此项目的加盟流程,请联系我!
请问加盟此项目需投资多少钱?
版权与免责声明:
凡未注明稿件来源的内容均为转稿或由企业用户注册发布,本网转载出于传递更多信息的目的,如转稿涉及版权问题,请作者联系我们处理。我们对页面中展示内容的真实性、准确性和合法性均不承担任何法律责任。
如内容信息对您产生影响,请及时联系我们修改或删除。
上一篇:GVS视声与机智云战略合作
下一篇:两房一厅住宅智能家居场景方案
13520832007
今天已经有 282 人获取加盟资料
2024门锁网专访凯理五金王总
2024门锁网专访三彪名派智能锁黄总
2024门锁网专访洛克曼智能锁何总
随着人工智能技术和物联网技术的完善和普及,智能家居已经进入到千家万户,在消费升级背景下,智能门锁已然成为智能家居市场的一大风口。
为了探寻飞利浦智能锁的起步历程和未来规划,我们特地专访了飞利浦销售总监刘志丹先生,希望能够找到飞利浦成功的奥义所在,为行业的良性发展带来一些启示和灵感。
2024门业及定制家居品牌峰会暨中居联杯·2023年度木门及门墙柜整装十大品牌表彰盛典圆满落幕
飞利浦智能锁采用半导体指纹传感器,识别灵敏度高,不仅能透过皮肤表皮层去采集更精细的指纹细节,还具备指纹认证修复功能。
随着人们安全意识的不断提高,家庭安防正在成为智能家居产品中日益崛起的一部分,其中涉及到的产品包括家用摄像机、智能门锁、智能猫眼、智能门铃、门磁传感器、红外报警器等等。据相关数据统计,家庭安防类设备在2...
CEEASIA亚洲三大专业消费电子展之一、一年一度的消费电子全产业链大会 —— CEEASIA亚洲消费电子展(北京)将于2022年6月25日-27日在中国北京亦创国际会展中心举行。10月25日,中新展...
近两年,90后、00后等消费主力正在进一步崛起,加之消费者对于全屋智能概念的接受程度越来越高,带动着智能门锁行业也得到进一步发展。不过,随着市场竞争的激烈和产品技术的日渐成熟,智能门锁的价格也在进一步...
让加盟更诚信 让选择更放心
立即咨询做有权威的品牌