基于TDA5255的射频收发器设计

基于ＴＤＡ５２５５的射频收发器设计　●新特器件应用　－５５－　基亏ＴＤＡ５２５５的射频收发器设计　吴志红，冯佳筠，孙萌，朱元　（同济大学中德学院，上海２０００９２）　摘要：介绍了英飞凌公司的ＴＤＡ５２５５射频收发器的主要特点，以及设计外围电路时需要注意的问　题，并从实际应用出发，基于ＴＤＡ５２５５和ＸＣ８６６单片机设计一个射频收发器实现无线数据传输。　关键词：射频收发器；单片机；无线数据传输；ＴＤＡ５２５５；ＸＣ８６６　中图分类号：ＴＮ９２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—６９７７（２００７）０５—００５５—０３　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａ　ＲＦ　ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＴＤＡ５２５５　ＷＵ　Ｚｈｉ－ｈｏｎｇ，ＦＥＮＧ　Ｊｉａ－ｊｕｎ，ＳＵＮ　Ｍｅｎｇ，ＺＨＵ　Ｙｕａｎ　（ＣＤＨＫ　ｏｆＴｏｎ￣ｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　Ｉｎｆｉｎｅｏｎ　ＴＤＡ５２５５　ＲＦ　ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ　ｒｅ－　ｌａｔｅｄ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｔｈａｔ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｐａｉｄ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｔｏ　ｉｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＴＤＡ５２５５　ａｎｄ　ＸＣ８６６，ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　ＲＦ　ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ　ｔｏ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｉｓ　ｇｉｖｅｎ　ａｓ　ａｎ　ａｐｐｌｉｃａ－　ｔｉｏｎ　ｅｘａｍｐｌｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄ：ＲＦ　ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ；ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｄａｔａ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；ＴＤＡ５２５５；ＸＣ８６６　１　引言　近距离无线数据通信作为无线接入通信方式　中的一种，可广泛应用于遥控、报警、遥测等领域。　电源电压为２．１　Ｖ～５　Ｖ，ＦＳ　ＳＫ调制和解调，Ｉ２Ｃ／３　线微控制器接口，内部低通通道选择滤波器和数据　滤波器可以调节带宽。数据限幅器自调节阈值。ＦＳＫ　接收灵敏度为一１０９　ｄＢｍ，发射功率为＋１３　ｄＢｍ，最大　采用射频收发器件设计射频收发器是一种重要的　实现近距离信息传输的方式。本文基于英飞凌公司　的射频收发器ＴＤＡ５２５５和ＸＣ８６６单片机设计一个　数据速率可达１００　ｋｂ／ｓ。可用于低数据速率通信系　统、无线进入系统、遥控系统、报警系统、遥测系统、　家庭自动化系统等。　２．２工作模式设置　射频收发器，实现了信息传输。　２　ＴＤＡ５２５５射频收发器　２．１主要特点　ＴＤＡ５２５５的基本工作模式包括：发送／接收模　式、ＡＳＫ／ＦＳＫ调制、高发射功耗／低发射功耗模式，可　以通过相应的引脚Ｒｘ／　，ＡＳ　蕊，ＰＷＤ／ＤＤ进行　ＴＤＡ５２５５是低功率、单片ＦＳＫ／ＡＳＫ收发器．适　用于４３３　ＭＨｚ～４３５　ＭＨｚ半双工低数据速率通信。该　器件集成度高、外围电路简单。内部包含功率放大　控制。　除此之外．ＴＤＡ５２５５可以通过ＢＵＳＭＯＤＥ引脚　选择Ｉ２Ｃ总线协议或３线总线协议。通过修改　ＴＤＡ５２５５内部寄存器的值选择工作模式。但是在这　器、低噪声放大器、ＡＧＣ控制电路、双平衡混频器、　合成的转换器、Ｉ／Ｑ限幅器、ＲＲＳＩ发生器、ＦＳＫ解调　器、完全集成的ＶＣＯ和ＰＬＬ合成器、可调的晶体振　荡器、数据滤波器、数据比较器、正负峰值检波器、　数据率检测电路和总线接口。还可提供低功耗模　式，低电流消耗（接收模式９　ｍＡ，发射模式１２　ｍＡ），　种情况下，首先修改ＴＤＡ５２５５中的ＣＯＮＦＩＧ寄存器　中的Ｄ１２位。当Ｄ１２＝０时，工作模式为外部控制；当　Ｄ１２＝１时，采用内部控制，即由内部寄存器控制发送　模式／接收模式、ＡＳＫ调制／ＦｓＫ调制、高发射功耗模　式／低发射功耗模式，不受外部引脚控制。　维普资讯 http://www.cqvip.com

一５６一　《国外电子元器￣）２００７年第５期　２００７年５月　Ｕ３　Ｊ５　１　誊Ｉ够一Ｒ一队一一朋ｍ　　Ｃ１１　Ｆ　。ｌ１００ｐＦ　Ｃ１　９　２２ｎＦ　￡２　ｒ］Ｃ１４ｌｌｌ０ｎＦ　ｒ　’　１８ｎＨ　Ｃ１　７　Ｃ２８　Ｃ２９　制ｒ．．　１０ｐＦ　１８ｐＦ　Ｈ　ｃ２　５　ｌ　１　２　Ｃ３１　０．１ｕＦ　１０Ｑ　Ｃ１８　２－Ｃ１２　０．１）ＪＦ　＂１－１０ｐＦ　鲫ｈ　＋５Ｖ　王－Ｃ　Ｓ　Ｃ　Ｕ　Ｆ　Ｓ　Ｘ　Ｎ　Ｎ　ｌＫ／Ｉ　Ｉ　Ｄ　ｌｚ　ｌ凸ｚ　＾Ｃ　Ｎ　Ｐ　Ｃ　Ｄａ　ｌ凸　Ｕ　引　Ｓ３－　眦嗍丁。Ｄ　Ｏ　　删　Ⅲ‘　ｌＦ们　　Ｘ　　㈣　Ａ　姗　啪姗　【　¨　舢ＢＵＳＣＬＫ　ＢＵＳＤＡＴＡ　　图１射频收发电路　ＴＤＡ５２５５的其他工作参数均可以通过修改其　㈨　叫　１　ＸⅢ∞哪　　１　Ｘ　２　Ｘ　２　Ｘ∞　　Ｄ　Ｉ　Ａ—ｍ腼　弼一响　丽葡黼　ｎ脚　Ｄ　Ｖ—ｒ—Ｎ　　Ｄ＾ＮＲＦ接地，所以低噪放大器输入无功耗。功率放大器　Ⅲ　Ｆ　内部寄存器的值来设置。包括分频输出时钟频率，　匹配主要取决于Ｃ８，Ｃ２８，Ｌ２，Ｃ２９和　３。需要注意　ＦＳＫ频移值，ＲＳＳＩ信号门限等。　的是，在设计功放匹配时，Ｃ８是不可以修改的，因为　１．３硬件电路设计　其数值已经由低噪放大输入匹配确定。为准确计算　微控制器与射频芯片之间共需要７根线，分别　Ｊ一　）Ｑ　外部电容．必须考虑焊盘上的电容，以及引脚和开　是电源、地、ＢＵＳＣＬＫ、ＢＵＳＤＡＴＡ、　、ＤＡＴＡ、　关（ｃ２０。Ｃ２２，Ｃ２３）之间的寄生电容。　ＰＷＤ／ＤＤ。如图１所示。　ＰＷＤ／　引脚用于设置射频器件的高低功耗模　当ＢＵＳＭＯＤＥ＝０时。ＴＤＡ５２５５的总线模式为　式。ＤＡＴＡ引脚是数据引脚，发送模式下，由单片机　Ｉ２Ｃ。微控制器通过Ｉ２Ｃ总线设置ＴＤＡ５２５５的工作模　发送信号至射频器件；接收模式时，如果能接收到　式。ＢＵＳＣＬＫ和ＢＵＳＤＡＴＡ分别为总线时钟线和总　信号，该引脚与发送端的波形相同，测试延时２５　线数据线。　ｓ。当接收不到信号时，该引脚输出无规律的脉冲　引脚悬空或为高电平时，ＴＤＡ５２５５处于　杂波。实际使用时，可以通过修改ＴＤＡ５２５５的ＲＳＳＩ　发送状态。此时，射频信号从天线经ｃ６，Ｃ８，ｃ９，　１，　信号门限值去除杂波，让ＤＡＴＡ引脚在没有接收到　Ｃ１１到低噪放大器输入引脚。Ｒ９为高阻，不影响电　有效信息时保持低电平。　路匹配。ｃ６为直流去耦电容。差动低噪放大器的另　一个输入信号可通过大电容交流耦合。此时差动低　３微控制器及软件设计　噪放大器作为更易于匹配的单端低噪放大器。重要　３．１　ＸＣ８６６单片机简介　匹配元件有Ｃ８。ｃ９，　１和Ｃ１１。　微控制器选用英飞凌公司的ＸＣ８６６　８位单片　引脚接地或者通过编程可使器件处于接　机。ＸＣ８６６的设计基于与标准８０５１处理器相兼容　收状态。此时。　引脚工作在漏极开路状态，输　的ＸＣ８００内核。ＸＣ８６６内部集成振荡器或内嵌电压　出逻辑低，对ＲＦ低阻。直流电流从ＶＣＣ经由　２，　调节器（可由３．３　Ｖ或５．０　Ｖ单电源供电）。　Ｌ３。Ｄ２，Ｒ９和Ｄ１到ＧＮＤ。因为Ｒ９高阻，Ｃ６，Ｃ４，ｃ５　ＸＣ８６６的同步串行通道（ｓｓｃ）支持全双工和半　的容值大，电路可简化ＲＦ信号。此时低噪放大器　双工同步通信。通过　Ｉ１ｘＤ和ＲＸＤ线发送和接收数　维普资讯 http://www.cqvip.com

基于ＴＤＡ５２５５的射频收发器设计　－５７－　据，通常这两条线分别与引脚ＭＴＳＲ（主机发送／从　机接收）和ＭＲＳＴ（主机接收／从机发送）相连。时钟　取样点Ｉ　１＋　取样点Ｉ　１＋　取样点Ｉ　１＋　信号由ＭＳ＿ＣＬＫ（主机串行移位时钟）输出或从　ＳＳ＿ＣＬＫ（从机串行移位时钟）输入，这两条时钟线通　下一个上升沿是　新单元的开始　常与引脚ＳＣＬＫ相连。数据的发送和接收均有缓冲　寄存器。在与ＴＤＡ５２５５之间进行信息传输时使用半　双工通信方式，通过Ｉ２Ｃ总线协议设置ＴＤＡ５２５５的　内部寄存器值。　微控制器完成ＴＤＡ５２５５的工作模式设置。控　制ＴＤＡ５２５５发送有效的信息；接收和处理　图３发送信息示意图　４结束语　设计的射频收发器能短距离信息传输．并通过　与ＰＣ机的连接发送ＰＣ机的任意信息，还可在上位　机界面上显示获得的反馈信息。该系统应用于电动　小车的控制器，控制效果良好。还可以作为模块移　Ⅱ）Ａ５２５５接收到的数据等工作。Ｐ１．０、Ｐ１．１分别接　ＭＡＸ３２３２的ＲＸＤ０和ＴＸＤ０．用于完成与ＰＣ机的　串行通信。　３．２软件设计　植，应用于近距离遥控等方面。　参考文献：　［１］Ｉｎｆｉｎｅｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ＡＧ．ＴＤＡ５２５５　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｔ［ＤＢ　软件程序流程图如图２所示。　／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｎｆｉｎｅｏｎ．ｃｏｍ／ｕｐｌｏａｄ／Ｄｏｃｕｍｅｎｔ／ｃｍｃ　初始化　ｕｐｌｏａｄ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／０４８／０９７／ＴＤＡ５２５５Ｖ　１．１．ｐｄｆ．２００２．　＿［２］Ｉｎｆｉｎｅｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ＡＧ．ＸＣ８６６　Ｕｓｅｒ’Ｓ　Ｍａｎｕａｌ　鏊兰竺　±！　ｌ设置ＴＤＡ５２５５　［ＤＢ，０Ｌ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｎｆｉｎｅｏｎ．ｃｏｍ／ｕｐｌｏａｄ／Ｄｏｃｕｍｅｎｔ／　Ｉ为接收模式　廉●Ｙ　　为发射模式ｌ　ＸＣ８６６＿ｕｒＩＬ＿ｖ１．２．ｚｉｐ．２００６．　　：Ｉ二＿　。—　ｆ３】黄智伟．射频集成电路芯片原理与应用电路设计　ｆＭ】，北京：电子工业出版社，２００４．　董　塾塑１　Ｉ　．．．一．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．　ＩＩ通过ＲＳ２３２接口　传送至上位机　匦姻Ｎ　Ｉ　　［４］张树京　通信系统原理【Ｍ］．北京：中国铁道出版　社．２００３．　＝＝＝　三二＝　Ｎ　Ｉ　图２微控制器程序流程图　［５］Ｔｈｅｏｄｏｒｅ　Ｓ．Ｒａｐｐａｐｏｒｔ．无线通信原理与应用［Ｍ】．　北京：电子工业出版社．１９９８．　【６］黄智伟．李富英．基于射频收发芯片ｎＲＦ４０１的计　算机接口电路设计【Ｊ】．微电子学与计算机，２００２，　１９（５）：３９－４１．　发送数据采用先发一个“０”，再发一个“１”．然　后发信息比特“０”或者“１”，这样在上升沿后，延时　１．５个基本时间就可获得信息码，如图３所示。基　作者简介：吴志红（１９６１一），浙江宁波人，教授、博士　生导师，研究方向：汽车电子．嵌入式系统与电气传　本时间的定义决定信息的发送速率．这里取１００　ｓ。每３００　ｓ发送一个信息码，发送速率为３．３　ｋｂ／ｓ。１］［｝Ａ５２５５的最大数据速率可达１００　ｋｂ／ｓ。　●元器件快讯　动控制系统。　收稿日期：２００７—０１—０４　咨询编号：０７０５１７　针对车载应用的升降压ＤＣ／ＤＣ转换器　德州仪器（ｒＩ１）推出一款符合汽车电子标准的ＤＣＩＤＣ电　ＴＰＩＣ７４１００一Ｑ１采用２Ｏ引脚ＨＴＳＳＯＰ　ＰｏｗｅｒＰＡＤ封装。　该器件还具备以下关键特性：ＡＭ频带外的开关频率为４４０　源管理器件ＴＰＩＣ７４１００一Ｑ１，能在升降压模式间自动切换，提　供５　Ｖ恒定输出电压。ＴＰＩＣ７４１００一Ｑ１具备１．５　Ｖ至４Ｏ　Ｖ　的宽泛工作电压范围，且无需外部组件，从而简化了设计。该　器件还可通过时钟调制器与可调节压摆率，尽可能减小系统　ｋＨｚ（典型值）；通过禁用模式与低功耗工作模式来优化节电　性能；抗尖峰脉冲定时器与可编程延迟的复位功能可提高系　统稳定性；可编程告警功能可实现欠压检测与指示：散热增　强型封装实现了高效散热管理。　咨询编号：０７０５１８　中的电磁干扰（ＥＭＩ）。