Si4432在无线抄表设备上的应用

X/RX状态。不同模式/状态下转换需要的时间和功耗，见图9所示。

图8：状态机图

图9：模式/状态转换时序及功耗

频率控制

为了设定所需的调谐频率，需要设定不同的内部寄存器，这可以通过手工计算每一个寄存器的设定值，也可以通过Silicon Labs提供的WDS工具或Excel计算器辅助计算。下面以Silicon Labs专为Si4432提供的Excel计算器为例，说明如何进行调制模式、载波频率、调谐频率等参数设置。Si4432 Excel计算器如图10所示（该Excel表可从Silabs网站上下载）。

图10： 频率控制设定辅助工具Excel计算表

主要进行5个步骤的设定：

第1步：选择或设定调制类型，曼彻斯特编码，晶体精度，数据率，频率离差。

第2步：设定载波频率，对于跳频应用，需要设定信道宽度和信号编号。

第3步：调制设定，对于GFSK/FSK，需要选择禁止或使能AFC，接收最大错误率；对于OOK，需要设定RX带宽。

第4步：根据需要选择FIFO模式设定或PH+FIFO模式设定。

第5步：在寄存器汇总页中，得到寄存器设定值。

Si4432支持3中不同的调制类型：GFSK、FSK和OOK，也可以设定为不调制，从而获得一个不调制的载波。如图11所示。

高斯移频键控调制GFSK（推荐）：Gaussian Frequency Shift Keying

移频键控调制FSK：Frequency Shift Keying

开关调制OOK：On-Off Keying

不调制

图11：调制模式设定

Si4432可以配置要调制的数据的来源有三种：FIFO模式，Direct模式和PN9模式。在Direct模式，TX调制数据可以来自GPIO引脚或SDI引脚。如图12所示。

图12：调制数据的来源

根据上面的介绍，si4432完全可以满足无线抄表标准对频率（868-870MHz）、速率（4.8kb/s、32.768kb/s和100kb/s）等参数的要求，可以用来实现无线抄表设备产品。

无线抄表设备的实现

源于90年代的无线抄表工作组，对户表数据的自动化抄送具有非常重大的意义。传统的手工抄表费时、费力，准确性和及时性得不到可靠的保障，这导致了相关营销和企业管理类软件不能获得足够详细和准确的原始数据。无线抄表系统可以摆脱人工抄表的办法，利用数据通讯协议传输数据。为了灵活配置不同的控制平台，一般无线抄表设备可分成两部分设计，一部分是无线收发模块（Si4432），另一部分是控制模式（单片机C8051F930）。

图13：共用天线设计方案

图14：双天线设计方案

无线抄表系统对数据可靠性要求很高，而且由于用电池供电，因此对功耗要求也很苛刻。数据处理单元的微控制器主要侧重于多项功能的开发，选择时主要从功能、抗干扰、功耗、速度等几个方面考虑。C8051F930是Silicon Labs公司推出的高性能、低功耗9系列单片机中的一款。该系列单片机具有集成度高、速度快、混合模拟信号处理、低压低功耗及兼容8051指令集等特点，因此软硬件设计十分方便，是仪表、手持设备中主控制器的理想选择。

图15：C8051F930结构图

C8051F930兼容8051指令系统，70%为单时钟周期指令，最大速率可达25MIPS。片内集成高效DC-DC转换器，成为业界首款可在0.9V电压下正常工作的单片机。支持单/双电池供电模式，单电池模式支持0.9-1.8V供电；双电池支持1.8-3.6V供电。

图16：单电池供电下，不同负载电路和电池电压下的DC-DC转换器效率图

通过极低的电流睡眠模式、快速唤醒、快速模数转换、低活动电流模式等技术，使得C8051F930有效降低功耗，最大化电池寿命。

图17：有效降低功耗，最大化电池寿命

Silicon Labs公司为C8051F930开发提供了完整的方案，多款开发板和软件工具，快速帮助用户快速上手，缩短产品设计周期。

由于无线抄表系统需要长期在线连续运行，对可靠性及长期稳定性要求很高，在设计时需尤其注意。在进行电路板设计时要注意布线的走向及整体的紧凑性，在电路和工艺设计上采用一些实际的抗干扰措施，例如合理布局、正确选择接地点、弱信号传输线屏蔽层单端接地等，以降低干扰水平。

无线抄表设备软件设计

采用Silicon Labs公司提供的集成开发环境IDE，即可完成该系统所有软件开发。软件开发部分主要包括主控程序、数据通讯程序、时钟程序、自检程序等。为保证抄表系统的低功耗要求，软件设计过程应始终贯穿考虑如何降低功耗。我们可以使主程序大部分时间处于睡眠状态，每隔一段时间来处理一下任务，并关掉未使用的模块等措施来降低系统功耗。

总结

由于采用了Silicon Labs公司高性能的Si4432及功能强大且性价比极高的微控制器C8051F930，可以完全实现满足无线抄表要求的仪表或读表器等设备，并对产品的可靠性、抗干扰、低功耗等方面进行了考虑，在开发板和相关文档资源及多种辅助设计工具的支持下