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基于IA4420的无线数据采集系统
来源:本站整理  作者:佚名  2009-02-13 10:07:41



1 IA4420简介
   
IA4420射频芯片是一款单芯片、低功耗、多频段的FSK收发器,可工作在315/433/868/915 MHz四个频段。其内部集成了所有必需的射频功能,外围只需1个MCU、1个晶振和旁路滤波电容就可组成一个高可靠性的收发系统,具有设计简单、成本低、生产免调试的特点。在无需外加功放的情况下,通信距离可达到200 m以上。
    图l为IA4420的内部结构图。芯片内部集成有高频功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)、I/Q混频器、基带滤波器、放大器和I/Q解调器。为了方便射频设计,IA4420有一个完全集成的锁相环(PLL),该PLL具有的快速锁相时间特性可实现快速跳频,它的高分辨率允许各个频段的多频点应用。可编程的基带带宽可根据不同的频偏、数据传输率和晶振误差作出相应调整。这款收发器采用了带I/Q解调的零中颇技术,因此在典型的应用中不需要外围器件(除了晶振和退耦电容)。此外,IA4420集成了数据过滤、时钟恢复、数据模式识别、FIFO和发射数据寄存器,这些数字信号处理功能显著地减轻了控制器的负担。在低功耗应用中,IA4420支持基于内部唤醒定时器的低功耗操作,最低待机电流为O.3μA。

2 系统设计
    无线数据采集系统的结构如图2所示。图中,数据采集由相应的传感器(例如监测环境温度的温度传感器)完成。当单片机通过IA4420接收到数据采集的指令后,就会将传感器采集到的数据再通过IA4420发送出去,命令端同样经过IA4420将数据接收下来。在采集端的IA4420可以编上不同的机器识别码,这样命令端就可以同时控制多点的数据采集。


3 主要硬件设计
   
无线数据采集系统的硬件核心是单片机和IA4420,其主要硬件设计如图3所示。

    IA4420与单片机的连接关系十分简单。1至4脚是标准的SPI接口,单片机通过这个接口完成对IA4420内部寄存器的各项配置,以及发送和接收FSK数据。IA4420的第5脚(nlRQ)是中断请求。当发送寄存器准备接收下一个字节,或。FIFO收到预定的位的个数,或遇到上电复位、FIFO溢出等情况时,第5脚都会发出一个低电平。由于具有自动频率控制功能(AFC),所以IA4420允许使用低精度(低成本)的晶振。为了让系统的成本降到最低,这款芯片可以提供时钟信号(第8脚)给单片机,从而避免使用2个晶振。

4 软件设计
    IA4420是一款高度集成的芯片,可以通过内部寄存器灵活地配置各项参数。下面介绍其主要配置参数命令(命令都是16位的,POR为此命令的默认值)。
4.1 配置设置命令

    el使能内部发射寄存器,数据通过发射寄存器方式发射时,e1必须置1;ef使能内部FIFO寄存器,采用FIFO方式接收、读取数据时,ef必须置1.b1、bO用于选择工作频段,如表1所列。

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