Si4421中文规格书.pdf

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1、 2008Burnon International Limited DS10002 通用 ISM 频段 收发器 Si4421 数据手册 V1 0 2008 08 通用通用 ISM 频段收发器频段收发器 Si4421 数据手册数据手册 V1 0 2008 Burnon International Limited DS10002 page 2 2 目录目录 概述概述 3 引脚定义引脚定义 3 特征特征 7 内部模块解说内部模块解说 8 典型应用典型应用 11 器件通用规格器件通用规格 12 电器特性电器特性 13 控制接口控制接口 17 控制命令控制命令 18 中断处理中断处理 32 收发模式和晶

2、振选择收发模式和晶振选择 33 复位模式复位模式 37 典型参数特性典型参数特性 40 实际的例子实际的例子 43 封装信息封装信息 48 通用通用 ISM 频段收发器频段收发器 Si4421 数据手册数据手册 V1 0 page 3 DS10002 2008 Burnon International Limited 通用通用 ISM 频段频段 FSK 收发器 收发器 Si4421 一一 概述概述 Si4421 是高度集成的一颗单芯片低功耗 多频段的 FSK 收发器 在无须申请注册的 433M 868M 915M 频段的设计应用中完全符合 FCC 和 ETSI 认证的相关规定 Si4421 收

3、发器是 EZradio TM产品线的一部分 是一个设计灵活 低成本 高集成度且在生产中 无需统调的产品 内部集成包括有高频功率放大器 PA 低噪声放大器 LNA I Q 转换混频器 基带滤波器 放大器 I Q 解调器 所需的 RF 功能都集成化 外部仅需 一个晶振和几颗退藕电容即可工作 为使 RF 设计简单化 Si4421 具备全集成的 PLL 特性 它的快速锁相时间特性容许快速跳频 旁路多径衰减 达到可靠的无线链路抗干 扰能力的特性 锁相环 PLL 的高精度性允许在任何指定的频段使用很多个频道 接 收器的基带带宽 BW 是可以通过编程来调节适应各种不同的频偏 满足数据传输率和 晶振误差要求

4、收发器使用接近零中频 ZERO IF I Q 解调的 因此在绝大多数的应 用领域中 不需要外部器件 仅需要一颗晶振和几颗退藕电容 Si4421 用全集成的数字 数据处理特性极大地减低了微处理控制器的负担 数据滤波 时钟获取 数据格式识别 全集成 FIFO 和 TX 数据寄存器 它的自动频率控制特性容许使用低精度晶振 低成本 使整体系统成本降到最低 Si4421 能够产生一个时钟信号给微控制器使用 从而避免使 用两个晶振 在低功耗应用中 Si4421 基于内部的唤醒定时器支持低功耗工作 最低 待机 StandBy 电流为 0 3uA 二 引脚定义 二 引脚定义 Si4421引脚定义如图 1 和表

5、 1 所示 图 1 Si4421 封装图 通用通用 ISM 频段收发器频段收发器 Si4421 数据手册数据手册 V1 0 2008 Burnon International Limited DS10002 page 4 4 内部引脚连接 通用通用 ISM 频段收发器频段收发器 Si4421 数据手册数据手册 V1 0 page 5 DS10002 2008 Burnon International Limited 注 这些引脚可以悬空 通用通用 ISM 频段收发器频段收发器 Si4421 数据手册数据手册 V1 0 2008 Burnon International Limited DS10

6、002 page 6 6 引脚 名称 类型 功能 1 SDI DI SPI 串口数据输入 2 SCK DI SPI 串口时钟输入 3 nSEL DI SPI 串口片选输入 低电平有效 4 SDO DO 总线数据输出 5 nIRQ DO 中断请求输出 低电平有效 6 FSK DI FSK 发送数据输入 内部上拉电阻 133k DATA DO 接收数据输出 不用 FIFO nFFS DI 当配置设定命令的 ef 1 时作为 FIFO 选择输入 低电平有效 7 DCLK DO 接收数据时钟输出 选用数字滤波器的时候 CFIL AIO 外部数据滤波器电容连接端 使用模拟滤波器的时候 FFIT DO F

7、IFO 中断 高有效 工作在 FIFO 模式下 当接收的比特位 达到在 FIFO 和复位模式命令 设置的数目时 便可产生该类 中断 8 CLK DO 时钟输出 可作为 MCU 的时钟 从而 MCU 可少用一颗晶振 9 XTL AIO 晶振连接端 晶振的另外一端可连接 VSS 或者 REF 端 REF AIO 外部参考输入 可使用 33pF 串行耦合电容连接 10 nRES DIO 带有内部上拉和输入缓存的开漏复位输出 低有效 11 VSS S 参考地电压 12 RF2 AIO RF 差分信号输入输出 13 RF1 AIO RF 差分信号输入输出 14 VDD S 正电压输入端 15 RSSI

8、AO 模拟 RSSI 输出 16 nINT DI 中断输入 低有效 VDI DO 有效数据检测输出 表 1 Si4421 引脚定义 表 中各字母表示的意义分别是 D 数字 A 模拟 S 供电 I 输入 O 输出 IO 输入 输出 通用通用 ISM 频段收发器频段收发器 Si4421 数据手册数据手册 V1 0 page 7 DS10002 2008 Burnon International Limited 三三 特征特征 应用场合 高度集成 外围器件少 容易设计 快速配置 参数可编程 采用高精度 PLL 信号直接差动无线输入 输出 可编程的 TX 频偏和 RX 基带带宽 自动频率控制 AFC

9、内部数据滤波和时钟获取 兼容 SPI 串口控制接口 16 位 RX 数据 FIFO 内置低功耗占空比模式 内置唤醒定时器 极低的待机电流 0 3uA 支持短的数据包 3 个字节以上 生产方便 无需调配 适应快速跳频功能和高速率通讯 集成功率放大器 模拟和数字 RSSI 输出 数据质量检测 DQD RX 同步格式识别 为微控制器提供时钟和复位信号 两个 8 位的 TX 数据寄存器 标准的 10MHZ 参考晶振 2 2 3 8V 的工作电压 16PIN TSSOP 封装 RF 参数具备极好的温度稳定性 有极好的邻频道抑制能力及阻塞特性 远程控制 无线按键 鼠标和其它 PC 接口 遥控车门开关 遥控

10、测量 自动抄表 家庭安全和报警 玩具控制 胎压监控 私人的 病人的资料记录 通用通用 ISM 频段收发器频段收发器 Si4421 数据手册数据手册 V1 0 2008 Burnon International Limited DS10002 page 8 8 四 内部模块解说 四 内部模块解说 Si4421 是使用无需申请许可的 433M 868M 和 915M 频段 该器件完全符合 FCC 和 ETSI 的要求 接收模块使用接近零中频 I Q 解调方式 在一般的应用当中只需要使用很少几 颗外围元件 这是同档次的 FSK 芯片所使用外围元件最少 的一款 RF 芯片 Si4421 综 合了一个全

11、集成的多频段 PLL 合成器 带天线调谐的 PA 带切换增益的 LNA I Q 转换 混频器 基带滤波好放大器 附带一个数据滤波的 I O 解调器 内部结构如图 2 所 示 图 2 Si4421 内部结构 PLL 锁相环 可编程的PLL合成器决定了工作频率 基于参考晶振控制晶片保持了高准确振荡 PLL 的 高精度性允许在任何指定的频段使用多个频道 RF Power Amplifier PA 功率放大器 功率放大器有一个的集电极开路差动输出 编程设定功率大小可以直接驱动一个环形天 线 一个自动的天线调谐电路避免昂贵的调整过程和所谓的 手感应 LNA 低噪声放大器 LNA大约250ohm的输入阻抗

12、适合我们建议你使用的天线 环形天线 如果芯片的天 线输入连接到 50 Ohm 的设备 需要一个外部的匹配电路提供正确的匹配把接收器的噪 声指数降到最低 根据 RF 信号强度 LNA 的增益有四种可供选择 0 6 14 20dB 它在强干扰的环境下能发挥很好的作用 Baseband Filters 基带滤波器 接收器的带宽是通过可编程的基带滤波器的带宽来选择 这样就容许根据接收到的信号 特性来设定接收器 我们可以选择合适的带宽以适应不同的 FSK 偏差 速率和晶振的 通用通用 ISM 频段收发器频段收发器 Si4421 数据手册数据手册 V1 0 page 9 DS10002 2008 Burn

13、on International Limited 误差的需要 滤波器结构拥有第七代巴特沃斯低通 2 倍带宽频率 40dB 抑制能力 用 一个截止频率在 7KHz 以下的高通滤波器来取消偏差 数据滤波和时钟获取 数据输出滤波根据最终的客户的应用可以有外接电容或者用内部的数字滤波器 Analog operation 模拟方式 模拟滤波器是一个带施密特触发器的 RC 类低通滤波器 施密特触发器和一个 10K 电 阻都集成在芯片内 根据实际的速率选择一个外部电容 在这个模式 接收器可以达到 256K 的波特率 FIFO 不能使用这种模式并且不能提供解调数据时钟 Digital operation 数字

14、方式 数字滤波器使用29倍于比特率的时钟频率 在这个模式给数据提供同步时钟的时钟获取 电路 使用这个时钟接收数据可以填充 FIFO 这个时钟获取电路有三个操作模式 快 速 慢速 自动 在慢速模式中 它对噪声的抵抗力非常高 但是设置时间慢 比快速 模式相比要求更精确的数据时间 在自动模式 时钟获取在快速和慢速之间自动变化 时钟获取电路从快速模式启动 然后锁定它自动切换到慢速模式 仅仅在数字数据滤 波器时钟获取使用位速率时钟 在模拟方式 不需要设定正确的的数据波特率 数据有效性模块 Data Validity Blocks 一个数字的RRSI输出为输入信号级别提供监控 如果收到的信号强度超过一个预

15、编程的 级别时RSSI会变高 一个模拟RSSI信号也是有用的 RSSI的建立时间取决于外部的滤 波电容 第15脚是模拟RSSI输出 数字RSSI能够通过读取状态寄存器进行探测 通用通用 ISM 频段收发器频段收发器 Si4421 数据手册数据手册 V1 0 2008 Burnon International Limited DS10002 page 10 10 图 3 输入功率 模拟RSSI输出特性曲线 DQD 数据质量检测 数据质量检测器用于计算未经过滤波的接收数据的峰带 为了正确的工作 DQD 门限 参数必须通过数据滤波命令 Data Filter Command 进行设置 AFC 自动频

16、率控制 使用一个集成的自动频率控制特性 接收器能够在不连续的步长把 TX RX 的偏移降到 最小 允许使用在廉价的晶振 较窄的接收带宽 比如提高灵敏度 高波特率应用中 晶振 Crystal Oscillator Si4421 具备一个给 PLL 提供 10Mhz 参考信号的单引脚晶振电路 为了减少外围器件 而使得设计更加简单化 晶振负载电容是内部可编程的 查找后面数据手册的指导表格 可以选择适合的晶振 该芯片可以为微控制器提供一个时钟信号 因此不需要再加第二颗晶振也能输出精确时 钟 当使用电源管理命令 Power management Command 清除相应的位 微控制器将会 关闭振荡器 这时芯片将提供一个固定个数 196 的时钟脉冲给微控制器进入空闲或 睡眠模式 假如不用这个时钟输出可以通过电源管理命令 Power Management Command 把输出缓冲器关闭 唤醒定时器 Wake Up Timer 这个唤醒定时器是一个很低功耗 典型值 1 5 uA 并且精度在 5 的可编程设定在 1ms 到几天的定时器 每次晶振启动并且每隔 30 秒它会自我校正 当晶振被关闭 这个校