nRF905单片无线收发器

（1）nRF905概述

　　nRF905是挪威Nordic公司推出的单片射频发射器芯片，工作电压为1.9-3.6V，32引脚QFN封装（5mm×5mm），工作于433/868/915MHz3个ISM频道（可以免费使用）。nRF905可以自动完成处理字头和CRT（循环冗余码校验）的工作，可由片内硬件自动完成曼彻斯特编码/解码，使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以-10dBm的输出功率发射时电流只有11mA，在接收模式时电流为12.5mA。 nRF905单片无线收发器工作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。

特点：

 真正的单片      
 低功耗ShockBurst工作模式
 工作电源电压范围1.9―3.6V
 多通道工作―ETSI/FCC兼容
 通道切换时间<650us
 极少的材料消耗
 无需外部SAW滤波器
 输出功率可调至10dBm
 传输前监听的载波检测协议
 当正确的数据包被接收或发送时有数据准备就绪信号输出
 侦测接收的数据包当地址正确输出地址匹配信号 应用：
 无线数据通讯
 家庭自动化
 无线遥控
 报警及安全系统
 监测
 汽车
 遥感勘测
 无线门禁
 玩具

（2）工作模式

　　nRF905采用Nordic公司的VLSI ShockBurst技术。ShockBurst技术使nRF905能够提供高速的数据传输，而不需要昂贵的高速MCU来进行数据处理/时钟覆盖。通过将与RF协议有关的高速信号处理放到芯片内，nRF905提供给应用的微控制器一个SPI接口，速率由微控制器自己设定的接口速度决定。nRF905通过ShockBurst工作模式在RF以最大速率进行连接时降低数字应用部分的速度来降低在应用中的平均电流消耗。在ShockBurst RX模式中，地址匹配AM和数据准备就绪DR信号通知MCU一个有效的地址和数据包已经各自接收完成。在ShockBurst TX模式中，nRF905自动产生前导码和CRC校验码，数据准备就绪DR信号通知MCU数据传输已经完成。总之，这意味着降低MCU的存储器需求也就是说降低MCU成本，又同时缩短软件开发时间。

1）典型ShockBurst TX模式：

①当应用MCU有遥控数据节点时，接收节点的地址TX-address和有效数据TX-payload通过SPI接口传送给nRF905应用协议或MCU设置接口速度；

②MCU设置TRX_CE、TX_EN为高来激活nRF905 ShockBurst传输；

③nRF905 ShockBurst：

 无线系统自动上电
 数据包完成（加前导码和CRC校验码）
 数据包发送（100kbps，GFSK，曼切斯特编码）

④如果AUTO_RETRAN被设置为高nRF905将连续地发送数据包直到TRX_CE被设置为低；

⑤当TRX_CE被设置为低时，nRF905结束数据传输并自动进入standby模式。

2）典型ShockBurst RX模式

①通过设置TRX_CE高，TX_EN低来选择ShockBurst模式；

②650us以后，nRF905监测空中的信息；

③当nRF905发现和接收频率相同的载波时，载波检测CD被置高；

④当nRF905接收到有效的地址时，地址匹配AM被置高；

⑤当nRF905接收到有效的数据包（CRC校验正确）时，

　　nRF905去掉前导码、地址和CRC位，数据准备就绪（DR）被置高；

⑥MCU设置TRX_CE低，进入standby模式低电流模式；

⑦MCU可以以合适的速率通过SPI接口读出有效数据；

⑧当所有的有效数据被读出后，nRF905将AM和DR置低；

⑨nRF905将准备进入ShockBurst RX、ShockBurst TX或Powerdown模式。

3）掉电模式

　　在掉电模式中，nRF905被禁止，电流消耗最小，典型值低于2.5uA。当进入这种模式时，nRF905是不活动的状态。这时候平均电流消耗最小，电池使用寿命最长。在掉电模式中，配置字的内容保持不变。

4）STANDBY模式

　　Standby模式在保持电流消耗最小的同时保证最短的ShockBurstRX、ShockBurstTX的启动时间。当进入这种模式时，一部分晶体振荡器是活动的。电流消耗取决于晶体振荡器频率，如：当频率为4MHZ时，IDD=12uA；当频率为20MHZ 时，IDD=46uA。如果uPCLK（Pin3）被使能，电流消耗将增加。并且取决于负载电容和频率。在此模式中，配置字的内容保持不变。

（3）器件配置

　　nRF905的所有配置都通过SPI接口进行。SPI接口由5个寄存器组成，一条SPI指令用来决定进行什么操作。SPI接口只有在掉电模式和Standby模式是激活的。

1）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。

2）RF配置寄存器（RF-Configuration Register）

　　寄存器包含收发器的频率、输出功率等配置信息。

3）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。

4）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。

5）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。

（4）接口

1）模式控制接口：

　　该接口由 PWR 、TRX_CE、TX_EN组成控制由nRF905组成的高频头的四种工作模式：掉电和 SPI 编程模式；待机和SPI编程模式 ；发射模式；接收模式。

2）SPI接口：

　　SPI 接口由 CSN、SCK、MOSI以及MISO组成。在配置模式下单片机通过SPI接口配置高频头的工作参数；在发射/接收模式下单片机SPI接口发送和接收数据。

3）状态输出接口：

　　提供载波检测输出CD，地址匹配输出AM，数据就绪输出DR。

（5）外围的RF信息

1）晶体规格

　　为了实现晶体振荡器低功耗和快速启动时间的解决方案,推荐使用低值晶体负载电容。指定CL=12pF是可以接受的。但是，也可能增大到16pF。指定一个晶体并行相等电容,Co=1.5pF也是很好的，但这样一来会增加晶体自身成本。典型的设定晶体电容Co=1.5pF，指定Co_max=7.0pF。

2）外部参考时钟

　　一个外部参考时钟如MCU时钟，可以用来代替晶体震荡器。这个时钟信号应该直接连接到XC1引脚，XC2引脚为高阻态。当使用外部时钟代替晶体时钟工作时，始终必须工作在Standby模式以降低电流消耗。如果器件被设置成Standby模式而没有使用外部时钟或晶体时钟，则电流消耗最大可达1mA。

3）微处理器输出时钟

　　在默认情况下，微处理器提供输出时钟。在Standby模式下提供输出时钟将增加电流消耗。在Standby模式电流消耗取决于频率和外部晶体负载、输出时钟的频率和提供输出时钟的电容负载。

4）天线输出

　　ANT1和ANT2输出脚给天线提供稳定的RF输出。这两个脚必须有连接到VDD_PA的直流通路，通过RF扼流圈，或者通过天线双极的中心点。在ANT1和ANT2之间的负载阻抗应该在200-700Ω范围内，通过简单的匹配网络或RF变压器（不平衡变压器）可以获得较低的阻抗（例如50Ω）。