作者email: greatchen1979@163.com

    摘要：通過利用nodic提供的射頻soc(片上系統(tǒng))nrf9e5模塊，設(shè)計(jì)了符合耳機(jī)剖面的具有良好性能的無線耳機(jī)系統(tǒng)，并說明無線收發(fā)系統(tǒng)框架、各個(gè)組成部分、工作方式。在此基礎(chǔ)上，給出了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)以及耳機(jī)系統(tǒng)的通訊機(jī)制和流程。最后，論述了該方案的優(yōu)點(diǎn)。

    關(guān)鍵詞：無線收發(fā)，無線耳機(jī)，語音網(wǎng)關(guān)

    引言

    木文所述無線耳機(jī)在設(shè)計(jì)上有兩個(gè)特：一是印刷線路板體積一定要��；二是作為電池供電的電子產(chǎn)品，一定要求把線路的功耗設(shè)計(jì)得非常低。根據(jù)以上第一點(diǎn)原則，在設(shè)計(jì)中一是要盡可能的采用集成度高的貼片封裝芯片，二是芯片的外圍元件一定要少；根據(jù)第二原則，除了采用低功耗芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)品外，產(chǎn)品中在守候狀態(tài)時(shí)應(yīng)使電源間歇脈沖供電。nordic vlsi公司推出的射頻收發(fā)芯片nrf9e5特別適合我們的要求。該芯片內(nèi)置nrf905 433/868/915mhz收發(fā)器、8051兼容微控制器和4輸入10位80 ksps ad轉(zhuǎn)換器，是真正的系統(tǒng)級(jí)芯片。內(nèi)置nrf905收發(fā)器與nrf905 芯片的收發(fā)器一樣，可以工作在shockbursttm(自動(dòng)處理前綴、地址和crc)方式。內(nèi)置電壓調(diào)整模塊，最大限度地抑制噪音，為系統(tǒng)提供1.9v到3.6v的工作電壓。nrf9e5符合美國通信委員會(huì)和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于nrf905功耗低，工作可靠，因此很適用于無線耳機(jī)設(shè)計(jì)。

    1． nrf9e5功能介紹

    1． 1 控制器【1】

    nrf9e5 的片內(nèi)微控制器與標(biāo)準(zhǔn)8051 兼容，其中斷控制器支持5 個(gè)擴(kuò)展中斷源：adc 中斷、spi 中斷、radio1中斷、radio2 中斷和喚醒定時(shí)器中斷。片內(nèi)控制器還有3 個(gè)與8052 相同的定時(shí)器。1 個(gè)和8051相同的串口，可以用定時(shí)器1 和定時(shí)器2 來作為異步通信的波特率產(chǎn)生器。此外， 還擴(kuò)展了2 個(gè)數(shù)據(jù)指針， 以方便于從xram 區(qū)讀取數(shù)據(jù)。微處理器中有256b的數(shù)據(jù)ram和512b的rom。上電復(fù)位或軟件復(fù)位后， 處理器自動(dòng)執(zhí)行rom引導(dǎo)區(qū)中的代碼。用戶程序通常是在引導(dǎo)區(qū)的引導(dǎo)下， 從eeprom加載到1個(gè)4kb的ram中， 這個(gè)4kb的ram也可作存儲(chǔ)數(shù)據(jù)用。

    微控中還包含spi接口，引腳有miso( 接收eeprom的sdo送來的數(shù)據(jù)) 、s c k (給eeprom的sck提供時(shí)鐘信號(hào))、mosi(送數(shù)據(jù)到eeprom的sdi)、eecsn(給eeprom 的csn 送使能信號(hào)) 。spi 口的miso 、sck和mosi 與p1 口的低3 位重用，通過寄存器spi_ctrl 控制來控制功能間的撤換。s p i 硬件不產(chǎn)生任何片選信號(hào)，可以用gpio 口來進(jìn)行片選。通常，系統(tǒng)上電時(shí)，spi 自動(dòng)和片外25320 相連。當(dāng)程序加載完成后，miso(p1.2)、mosi(p1.0)和sck(p1.0)可能會(huì)用作其它用途，比如其它的spi 器件或gpio。這使得nrf9e5其內(nèi)置的微控制器的功能十分強(qiáng)大。

    1．2 射頻收發(fā)器【2】

    nrf9e5 收發(fā)器通過內(nèi)部并行口或內(nèi)部spi 口與其它模塊進(jìn)行通信，具有同單片射頻收發(fā)器nrf905 相同的功能。收發(fā)器通過片內(nèi)mcu的并行口或s p i 口與微控制器通信， 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，載波檢測(cè)和地址匹配信號(hào)能夠作為微控制器和中斷。nrf9e5 工作于433/868/915mhz ism 頻段。收發(fā)器由1 個(gè)完整的頻率合成器、1 個(gè)功率放大器、1 個(gè)調(diào)節(jié)器和2 個(gè)接收器組成。輸出功率、頻道和其它射頻參數(shù)可通過對(duì)特殊功能寄存器radio(0xa0) 編程進(jìn)行控制。發(fā)射模式下，射頻電流消耗為11ma，接收模式下為12.5ma。為了節(jié)能， 可通過程序控制收發(fā)器的開/ 關(guān)。

    1.2.1 nrf9e5收發(fā)方式的選擇

    與nrf401 和nrf903不同的是，nrf9e5 使用spi 接口進(jìn)行單片機(jī)與無線模塊間的數(shù)據(jù)傳輸。這部分在nrf9e5片內(nèi)的8051 內(nèi)核與nrf905 射頻收發(fā)器之間完成。nrf9e5的收發(fā)器有三種工作方式，shockburst 接收(rx)方式、shockburst 發(fā)送(tx)方式和空閑方式。當(dāng)收發(fā)器在空閑方式下， 微控器依然在運(yùn)行。nrf9e5 收發(fā)器的工作方式由特殊功能寄存器t r x _ c e和tx_en 決定，具體見表1 所列。

    表1 nrf9e5工作模式

    nrf9e5 使用nordic vlsi 公司的shockburst 的特性，進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)傳輸。與射頻數(shù)據(jù)相關(guān)的協(xié)議由nrf9e5