Si4432在无线抄表设备上的应用

无线抄表来源于90年代成立的有线抄表工作组，最初工作组专注于在仪表系统中有线抄表的研究，后来有线抄表成为了欧洲标准EN1434的一部分。

随着无线抄表的引入，标准化工作被转移到了技术委员会(TC)294，TC294创建了新的欧洲标准EN13757-Communication system for meters and remote reading of meters。这个标准当前由以下部分组成：

• EN13757-1:2002 数据交换
• EN13757-2:2004 物理层和数据链路层
• EN13757-3:2004 应用层
• EN13757-4:2005 无线读表器
• prEN13757-5:2007 中继
• prEN13757-6:2007 数据交换

其中第4部分EN13757-4为无线读表器，专注仪表和无线读表器之间的通信。

无线抄表基础

一般的无线抄表系统主要包括两大类设备，如图1所示，一类是仪表（如水表、气表和电表等），另一类是其他（如读表器或集中器等）。

图1：无线抄表系统

仪表（气表、水表等）通常不能直接连接到主供电系统，一般采用电池供电，因此它们获得的能量是有限的。为了尽量降低功耗，大多数时间里仪表处于休眠模式，仅在很短的时隙中醒来发射数据；而读表器也从来不主动发送数据给处于休眠状态的仪表。双向通信是可行的，一般仪表在发送时隙完成后，进入接收时隙，这时读表器可以传送信息给仪表。更换仪表的成本相当高，因此为仪表供电的电池一般需要提供几年的能量，不同的国家可能有不同的要求。

无线抄表的寻址模式来源于有线抄表，仅仪表设备有地址，并且收发数据采用相同的地址。因此，读表器必须有一个仪表设备地址表，记录需要处理的所有仪表地址，这个过程一般在系统安装阶段进行。

通常无线抄表系统(图2d)可以完全替代有线抄表系统(图2a)，但是两种系统也能组合在一起，形成一个新系统（图2b，图2c）。

图2：不同的抄表与/或无线抄表系统

另一种常见的有线与无线抄表结合的模式，如图3所示。

图3：有线与无线抄表组合模式图

无线抄表标准（EN13757-4:2005）专注仪表和远程无线读表器之间的通信，利用ISM频段868-870MHz进行无线数据传输。

Si4432无线收发器

Si4432无线收发器是Silicon Labs公司EZRadioPro产品线中的一款非常有代表性的芯片，支持频率范围240-930MHz，输出功率最大为+20dBm，灵敏度达-117dBm。EZRadioPro产品线成员，如表1所示。

表1：EZRadioPro无线收发器产品系列

Si4432控制接口

Si4432与主机MCU之间的通信是通过SPI总线实现的，主要涉及SCLK、SDI、SDO和nSEL四个引脚。通常一个SPI总线读写操作由以下几部分组成：读写标志（1bit），地址（7bit）和数据（8bit）。读写标志位指示当前操作是读还是写；7位地址指示操作对象，可寻址128个8位控制寄存器中的任意一个；数据域包含写入或读出的si4432内部寄存器的内容。在每8个时钟信号后，Si4432锁存地址或数据域中的内容。Si4432中SCLK串行时钟信号的速率可灵活设定，最大可达10MHz。

SPI总线时序图，如图4所示。

图4：SPI时序

SPI串行接口的时序参数，如表2所示。

表2：SPI串行接口时序参数表

对于读操作，主机MCU发送16位读操作内容（读写标志位应设定为0，7位地址设定为要读取的寄存器地址，这时8位数据被忽略）后。在接下来的8个时钟信号周期中，每个周期的低电平阶段，被选择的寄存器内容中的各位被依次锁存到SDO总线上（高位在前，低位在后）。

SPI读模式下的时序，如图5所示。

图5：SPI读模式时序图

Si4432中SPI接口也支持一种连续读/写模式，这种模式下不需要重新发送寄存器地址。当nSEL为低电平时，不断的发送SCLK时钟信号，SPI接口将自动增加寄存器地址，寄存器中的内容被连续读出或写入，直到nSEL变为高电平为止。

连续写模式时序，如图6所示。

图6：SPI接口连续写模式

连续读模式时序，如图7所示。

图7：SPI接口连续读模式

Si4432状态与操作模式

Si4432主要存在于四中状态之一，这四种状态为：SHUTDOWN、IDLE、TX和RX（如图8所示）。在SHUTDOWN状态下功耗最低。有5中不同的IDLE模式，用户可以根据不同的应用灵活选择。这些状态或模式可以通过操作模式和功能控制寄存器07H设定。通过在寄存器07H中设定txon/rxon控制位可以从IDLE状态中的任一模式自动转移到T