MEMS技术浅谈及应用设计方案集锦

CS）这四个引脚上，LIS331DL作为SPI总线的从机，主机和从机通过SPI总线进行数据传输，总线时钟由主机决定。从机 的两个中断标志输出引脚接到主机的 P0．6和P0．7，主机内的交叉开关将两个外部中断标志输入引脚配置在P0．6和P0．7，它们连接到从机的两个中断标志输出9号和11号引脚，这样可 以进行LIS331DL功能的扩展（自由落体中断检测，内部唤醒等）。

　　2．3 nRF905单片机无线收发器电路设计

　 　本测量系统中采用nRF905射频芯片作为射频收发器。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无需昂贵的高速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提供给微控器一个SPI接口，速率由微控器设定的接口速率决定。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率来降低在应用中的平均电流消耗。

　 　nRF905与C8051F310的电路连接如图4所示。C8051F310的SPI同步串行口已作为与LIS331DL的通信接口，为充分利用 C8051F310的引脚资源，取C8051F310的P1．0，P1．1，P1．2和P1．3四个IO口组成一个模拟SPI串口与nRF905的 SPI口相连接，数据采用单字节逐次移位的方式进行传输。

　　C8051F31O作为SPI主机，nRF905作为从机。主机在P1．0引 脚提供主机模拟SPI时钟，P1．1引脚作为主机模拟MISO 线，P1．2引脚作为主机模拟MOSI线，P1．3引脚作为从机SPI片选线。主机通过此模拟SPI串行口在配置模式下对从机相关寄存器进行配置；在RF 发射和接受模式下进行发射数据的传送和接收数据的读取。nRF905的工作状态接口由CD，AM和DR组成；工作模式控制引脚由PWR，TRX和TX组 成，C8051F310通过P1．4，P1．5和P1．6来设置nRF905的工作模式，具体模式设置如表1所示。

　 　进入ShockBurst RX模式650μs后，nRF905不断检测，等待接收数据。当检测到同一频段的载波时，载波检测引脚CD被置高，当接收到一个相匹配的地址，地址检测引 脚AM被置高，当一个正确的数据包接收完毕，nRF905自动移去字头、地址和CRC校验位，然后将DR引脚置高，通知MCU读取数据，数据读取完毕DR 引脚置低。

　　当有数据要发送时，MCU按时序将接收机的地址和要发送的数据传送给nRF905，SPI接口速率在通信协议和器件配置时 确定。进入Shock Burst TX模式650us后，射频寄存器自动开启，进行数据打包（加字头和CRC校验码），发射数据包。当数据发射完成，DR引脚置高通知MCU数据已成功发 送。

　　3 软件设计

　　软件采用结构化程序设计方法，由主程序和各任务子程序组成。系统上电后，C8051F310完成对自身、LIS331DL传感器和射频收发器nRF905的初始化设，根据键值电平高低来决定是否进入工作状态。

　 　在从机进入工作状态后，C8051F310通过SPI同步串行口读取LIS331DL传感器X，Y和Z轴寄存器的值，根据三个数值求出加速度值，然后将 该数值连同主机地址一起通过模拟SPI口传给nRF905，由其自动完成数据的发送；主机进入工作状态后不断检测有效载波，当携带有效数据的载波出现 后，nRF905自动完成去除数据包中的地址、CRC校验位和加速度数据的提取操作，此操作完成后通知C8051F310读取数据直至数据读取完 毕，C8051F310将数据先在LCD1602液晶显示器中进行显示，然后通过RS232将数据保存到PC机，系统程序流程如图5所示。

　　4 系统调试

　 　在旋转试验台上进行系统的测试。试验方案为：从机固定在距旋转台中心一定距离处，通过调整转台的转速来获得不同的法向加速度，从机对法向加速度进行测 量，测量结果以射频方式传给主机进行显示和保存。该系统在试验中运行可靠，测量结果准确性高，由于采用数字式射频传输方式使数据传输误码率极低。

　　5 结论

　　采用无线数字传输方式避免了传输导线的内阻和杂散分布电容、环境温度、电磁干扰等影响，尤其适合于复杂环境下运动物体加速度的测量，这一特点是有线传输方式所无法比拟的。

基于硅MEMS技术的麦克风简化音频设计

　　传统驻极体电容器麦克风（ECM）作为一种机电元件一直以来都用于数以十亿计的手机、笔记本电脑等便携式电子设备中。不过，过去50年 间，ECM始终没有什么根本性变化，而且，由于存在大量的机械和环境噪声问题，它在新型便携式设备中的功能性受到限制，成为音频系统设计人员、机械设计人 员以及制造商的关键"痛点"。

本文将描述设计人员和制造商如何能够利用基于CMOS（互补金属氧化物半导体）MEMS（微机电系统）技术的下一代麦克风来克服ECM的众