无线发射芯片A7105在RF短距离通信的应用

二：RF IC（A7105）的主要性能
　　工作频率：2400~2483MHz ISM频段（全球免许可申请频段）。工作距离：10m内；
　　频道距离： 500KHz，一共可存在的频道数：~160个，即可以有效设定的频率范围是2400~2483MHz，每500KHz间隔可以设定一个频道，在同一空间里的不同RF设备，可以通过跳频来设定让其不在一个频道工作，以减少干扰。
　　低接收功耗：500Kbps@16mA; 低发送功耗：0dBm@19mA; 休眠电流：《1μA;输出功率：0dBm; 灵敏度：-110dBm@2.5KBPS， -104dBm@25KBPS，-97dBm@250KBPS，-93dBm@500KBPS， 数据传输速率：最高500Kbps; 基本应用：鼠标，键盘，玩具等。
　　数据传输速率：最高500Kbps;
　　基本应用：鼠标，键盘，玩具等。
　　三：RF系统示意图及与MCU的接口定义
　　对于RF IC-A7015，其控制是通过SPI（3或4线）串介面操作读出或写入资料（SCS，SCK，DIO或GIOx）。如果想使用4线串列介面时，先确定要使用GIO1或GIO2 pin，做SPI data out.
　　MCU与A7105的接口引脚说明：
　　SCS:SPI使能；
　　SCK:SPI clock信号；
　　SDIO:SPI data信号；
　　GIO1：多工信号输入/输出1，SPI data1;
　　GIO2：多工信号输入/输出2:SPI data2;
　　MCU与RF IC是通过SPI进行通信的，SPI的格式如下所示
　　四：RF IC（A7105）的两种数据传送模式
　　RF IC的工作模式：共有两种工作模式，一是direct mode，二是FIFO模式，不同的工作模式可由初始化时相应的寄存器设定。
　　Direct mode：提供使用者一个RF通道，在Tx端系统将资料传送给RF DATA IO PIN，RF仅将资料做调制，然后发射出去。RX端采用数位解调方式，还原资料。
　　FIFO mode：时序如下：
　　1）：Tx数据的传送时序：先用SPI将data写入Tx FIFO（最大可以写入64bytes），写入命令，使RF IC进入到Rx模式，开始传送数据，直到传送完成后，回到原先的状态。
　　2）：Rx数据的传送时序：写入命令，使RF IC进入到Rx状态，当接收到相同的ID CODE后PIN RX_SYN会置为1，此时，接收到的data开始写入Rx FIFO，完成一资料包接收后，自动脱离Rx，回到原先的状态。
　　五：A7105与MCU进行RF通信的实现方法
　　1.如何进行两个RF IC的配对（link）：
　　在两个RF IC进行通信前，必须先进行配对（Link），两个RF IC在发射与接收数据时，使用相同的ID与频道，这样才能够进行正常通信。
　　在对码时，通常情况下Master与Slave应用一个相同的频率，例如Master用做Tx时设定的频率为2.405GHz，Slave用做Rx时设频率为2.4055MHz.即Tx应比Rx高一个带宽（500KHz）。
　　Link的步骤如下：
　　主机（Key/mouse端）
　　在从机端，只有进入对码模式时，则进入rx_mode，检测是否有接收到ID码，如果接收到后，将工作状态转换至Tx_mode，向主机发送默认的数据，表示对码OK，同时将接收到的RF ID进行保存。
　　2.RF抗干扰的相关处理
　　1）：跳频与扩频的区别
　　跳频的STEP为20MHz.
　　直扩频：直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）工作方式，简称直扩方式（DS方式）。就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。
　　直接序列扩频方式是直接用伪噪声序列对载波进行调制，要传送的数据信息需要经过信道编码后，与伪噪声序列进行模2和生成复合码去调制载波。接受机在收到发射信号后，首先通过伪码同步捕获电路来捕获发送来到伪码精确相位，并由次产生跟发送端的伪码相位完全一致的伪码相位，作为本地解扩信号，以便能够及时恢复出数据信息，完成整个直扩通信系统的信号接收。
　　跳频：跳频技术与直序扩频技术完全不同，是另一种意义上的扩频。跳频的载频受一个伪随机码的控制，在其工作带宽范围内，其频率合成器按PN码的随机规律不断改变频率。在接收端，接收机频率合成器受伪随机码控制，并保持与发射端变化规律相同。
　　跳频是载波频率在一定范围内不断跳变意义上扩频，而不是对被传送信息进行扩谱，不会得到直序扩频的处理增益。跳频相当于瞬时的窄带通信系统，基本等同于常规通信系统，由于不能抗多径，同时发射效率低，同样发射功率的跳频系统在有效传输距离上小于直扩系统。跳频的优点是抗干扰，定频干扰只会干扰部分频点。用于语音信息的传输，当定频干扰只占一部分时不会对语音通信造成很大的影响。
　　跳速的高低直接反映跳频系统的性能，跳速越高抗干扰的性能越好，军事上的跳频系统可以达到每秒上万跳。实际上移动通信GSM系统也是跳频系统，其规定的跳速为每秒217跳。出于成本的考虑，商用跳频系统跳速都很慢，一般在50跳/秒以下。由于慢跳跳频系统可以简单的实现，因此低速无线局域网产品常常采用这种技术。
　　2）：RF IC在通信中实现抗干扰的两种种方法
　　通常情况下，严格意义上的跳频只用在军用与高端的GSM等无线通信系统中，对于成本低的RF通信系统，因为其本身的传输距离近（10M内），相互之间的干扰就小，所以可以采取让Tx多次发射直到Rx收到并返回接收标志位为止。另外一种采用的是有限跳频的工作方式，即在传送完成数据后，判断Rx是否接收到，如果没有接收到，则改变传送的频率（例如增加20MHz），再向Rx发一个同步信号，然后继续传送。这种方式实现简单，但是抗干扰性比严格意义上的跳频方式差。
　　3.MCU通过RF IC进行通信的方式
　　MCU按其存储器类型可分为无片内ROM型和带片内ROM型两种。对于无片内ROM型的芯片，必须外接EPROM才能应用（典型芯片为8031）。带片内ROM型的芯片又分为片内EPROM型（典型芯片为87C51）、MASK片内掩模ROM型（典型芯片为8051）、片内FLASH型（典型芯片为89C51）等类型，一些公司还推出带有片内一次性可编程ROM（One Time Programming， OTP）的芯片（典型芯片为97C51）。MASKROM的MCU价格便宜，但程序在出厂时已经固化，适合程序固定不变的应用场合；FALSHROM的MCU程序可以反复擦写，灵活性很强，但价格较高，适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途；OTPROM的MCU价格介于前两者之间，同时又拥有一次性可编程能力，适合既要求一定灵活性，又要求低成本的应用场合，尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。
　　将两个RF芯片对码后，就可以用来传送数据了。Rx先将收到的信号解调出来，再与自身存的RF ID码进行确认，判断一致后，才开始存储接收到的数据，并根据相应的FEC或CRC位对数据进行校验。接收完成后，MCU读取Rx的FIFO，即可得到传送的数据。
　　两种传送数据的模式是：Direct mode与FIFO mode.