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基于MC33591/MC33592的315MHz/434MHz OOK/

時間：2023-02-20 23:35:12 電子通信論文我要投稿

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基于MC33591/MC33592的315MHz/434MHz OOK/FSK接收電路設計

摘要：給出了一種基于MC33591/MC33592設計的315MHz/434MHz OOK/FSK接收電路，該電路的數據速率為１～11kbaud,OOK/FSK靈敏度為－105dBm，最快喚醒時間為１ｍｓ，電源電壓為：VGND-0.3～5.5V，在運行和配置模式時的電源電流為7.4mA，待機模式時的電流消耗為250μＡ，此外，該接收電路還具有三線SPI接口，可以直接與微控制器進行接口。

關鍵詞：無線電接收；OOK/FSK解調；MC33591/MC33592

ＭＣ３３５９１／ＭＣ３３５９２是一個單片集成接收器，該芯片內含６６０ｋＨｚ的中頻帶通濾波器、完整的ＶＣＯ、可消除鏡像的混頻器、曼徹斯特編碼時鐘再生電路以及完整的ＳＰＩ接口。可用于設計３１５ＭＨｚ／４３４ＭＨｚＯＯＫ／ＦＳＫ接收電路。

１　ＭＣ３３５９１／ＭＣ３３５９２的引腳功能

ＭＣ３３５９１采用ＬＱＦＰ２４封裝形式，其引腳排列如圖１所示，各引腳功能如表１所列。

表1 MC33591/MC33592引腳功能描述

引腳符號

描述

1，2 VCC 5V電源 3 VCCLNA 5V LNA電源 4 RFIN RF輸入 5 GNDLNA LNA接地端 6 GNDSUB 輔助接地端 7 PFD 連接到VCO控制電壓 8 GNDVCO VCO接地端 9 GND 芯片接地 10 XTAL1 基準晶振 11 XTAL2 基準晶振 12 CAGC OKK IF AGC（自動增益控制）電容接入端，FSK基準 13 DMDAT 數據解頻（OKK和FSK解調） 14 RESETB 狀態機復位 15，16 MISO，MOSI SPI輸入/輸出接口 17 SCLK SPI接口時鐘 18 VCCDIG 5V數學電源 19 GNDDIG 數字接地 20 RCBGAP 參考電壓輸出 21 STROBE 選通振蕩器控制輸入或待機/工作控制信號外部輸入 22 CAFC 自動頻率控制電容接入端 23 MIXOUT 混頻輸出 24 CMIXAGC 混頻AGC(自動增益控制）電容端

２　內部結構與工作原理

ＭＣ３３５９１／ＭＣ３３５９２的射頻部分由能消除鏡像干擾的混頻器、６６０ｋＨｚ的中頻帶通濾波器、自動增益控制級和ＯＯＫ／ＦＳＫ解調器組成。控制部分則包含有數據管理器、配置寄存器、串行接口、狀態控制器等。其ＳＰＩ接口可對調制方式進行編程選擇。電路的數據可以從比較器輸出，或者在數據管理器使能時從ＳＰＩ端口輸出。(范文先生網m.baimashangsha.com收集整理)

２．１本機振蕩器

由于ＰＬＬ環路濾波器已被集成在ＩＣ中，因此實際應用中的元器件數值可以根據本振參數在ＰＦＤ引腳通過一個外部濾波器作略微的改進。使用者可以通過附加外部濾波器來選擇最佳工作狀況。鎖相環電路增益可以由ＰＧ位編程設置，該位置為１時，環路為低增益狀態。

２．２通信協議

用ＭＣ３３５９１／ＭＣ３３５９２進行通信時，數據通過曼徹斯特編碼后的占空系數：在ＯＯＫ模式為４８％～５２％，而在ＦＳＫ模式時為４５％～５５％。此外，該通信協議編碼還包括前同步（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）、ＩＤ（識別）、報頭（Ｈｅａｄｅｒ）字和數據等。其中ＩＤ（識別）字的內容是按曼徹斯特編碼，并被預先裝入電路中的配置寄存器２。識別字傳輸速率與數值傳輸速率一致。

為了與識別或報頭字編碼不同，前同步字的內容必須仔細定義。

報頭字應當是４位曼徹斯特編碼“０１１０”或者是它的補碼。

一般數據（Ｄａｔａ）應緊跟報頭而沒有任何延遲。數據由一個信息結束命令?Ｅｎｄ－ｏｆ－ＭｅｓｓａｇｅＥＯＭ?結束，ＥＯＭ由２個ＮＲＺ連續的１或０組成。當采用ＦＳＫ調制時，數據由一個ＥＯＭ結束，而不能簡單地被射頻信號終止。

圖２給出了一個帶有前同步字、識別字、報頭字并跟隨２數據位及結束字的完整信號，前同步通常放在識別和報頭兩個字的前面。

圖３是一個使用ＩＤ檢測的完整信號示意圖。當接收機進入等待模式時，通常需要的設置時間一般為１ｍｓ。

２．３數據管理器

數據管理器功能模塊有五個用途，分別為ＩＤ（識別）字檢測、報頭識別、時鐘再生、ＳＰＩ通道上的數據輸出和時鐘再生、信息結束檢測。

２．４串行接口

接收機（ＲＯＭＥＯ２）和微控制器一般通過串行外部接口ＳＰＩ（ＳｅｒｉａｌＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ）進行通信。如果不用ＳＰＩ接口，復位端ＰＯＲ ?ＰｏｗｅｒＯｎＲｅｓｅｔ?將設置接收機為默認結構來完成正確的操作。ＳＰＩ接口通過以下三個輸入／輸出端來實現操作：

（１）串行時鐘ＳＣＬＫ；

（２）主控輸出受控輸入ＭＯＳＩ；

（３）主控輸入受控輸出ＭＩＳＯ。

主設時鐘通過ＭＯＳＩ和ＭＩＳＯ對數據輸入／輸出進行同步，主設備和從設備可在８個時鐘周期內交換一個字節信息。操作時由主設備產生ＳＣＬＫ時鐘并輸入到從設備。ＭＯＳＩ在主設備中被配置為輸入，而在從設備中則作為輸出線；當主設備的ＭＩＳＩ線配置為輸出時，它在從設備中又作為輸入線。

ＭＩＳＯ和ＭＯＳＩ線一般向一個方向傳輸串行數據，并且最高位先發送。數據在ＳＣＬＫ的下降沿有效，在ＳＣＬＫ的上升沿移動。當沒有數據輸出時，ＳＣＬＫ和ＭＯＳＩ強制為低電平。使用Ｍｏｔｏｒｏｌａ的微控制器時，其時鐘相位和極性控制位ＳＰＩ必須設置為ＣＰＯＬ＝０，ＣＰＨＡ＝１。

２．５配置寄存器

在配置模式中，只要在復位端（ＲＥＳＥＴＢ）保持一個長時間的低電平，微控制器將作為主設在ＳＣＬＫ上提供時鐘信號，并在ＭＯＳＩ線上提供控制和配置位。如果不用默認配置，微控制器（ＭＣＵ）將通過寫入配置字到配置寄存器來改變配置。配置寄存器的內容可以返回到微控制器并進行檢測。

當ＲＥＳＥＴＢ引腳為高電平時，如果數據管理器被使能（ＤＭＥ＝１），接收機將作為主設在ＭＯＳＩ線上發送接收到的數據，同時在ＳＣＬＫ上發送接收到的時鐘信號。

圖3

當接收機ＳＰＩ由主設（工作模式）變為從設（配置模式）或者由從設變為主設時，在模式轉換前，ＭＣＵ中的ＳＰＩ推薦設置為從設。

在接通電源時，ＰＯＲ首先復位內部寄存器，以使接收機系統被設置在默認模式。在這個配置中，ＳＰＩ是不使能的，同時接收機將在ＭＯＳＩ線上發送原始數據。實際上，默認配置可使電路作為一個沒有外部控制的獨立接收機來運行。

ＭＣ３３５９１／ＭＣ３３５９２有三個配置寄存器ＣＲ１～ＣＲ３。其中配置寄存器１（ＣＲ１）控制３個寄存器的存取（讀或寫），主要用于選擇載波頻率、設置數據調制方式、控制選通振蕩器使能、定義選通比、控制數據管理器使能、定義報頭字等。配置寄存器２（ＣＲ２）用于定義識別字的內容。配置寄存器３（ＣＲ３）則用于定義數據速率、設置混頻器增益、控制ＭＩＸＯＵＴ引腳的轉換、設置相位比較器增益等。

２．６接收機的模式

通電復位后，接收機一般有三種不同的模式，第一種是睡眠模式，也就是低功耗模式。第二種是配置模式，用于對內部寄存器進行讀寫操作，在這種模式中，ＳＰＩ處于從設位置并且接收機被使能。晶體振蕩器振蕩為ＳＰＩ產生時鐘信號。解調的數據可由ＤＭＤＡＴ讀出，但是不能通過ＳＰＩ發送。第三種為工作模式，處于該模式時，接收機可以等待射頻信號或接收信息。

３ＭＣ３３５９１／５９２的應用電路

ＭＣ３３５９１／ＭＣ３３５９２的應用電路如圖４所示。該電路在３１５ＭＨｚ時應選擇９．８６４３７５ＭＨｚ晶振，而在４３４ＭＨｚ時則應選１３．５８０６２５ＭＨｚ的晶振。采用ＦＳＫ調制時，圖４中的低通濾波電容Ｃ２的值與數據速率的關系如表２所列。

表2 采用FSK調制時C2與數據速率的關系

名稱數據速率對應電容值單位數據速率 1.2 2.4 4.8 9.6 kBaud C2 100 47 22 12/10 nF

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