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2.4G无线射频方案--SI24R1在设计中

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发表于 2018-7-4 08:52:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
Si24R1是一颗由无锡中科微专为低功耗无线通信应用场合设计的一颗自有知识产权的2.4G RF芯片。目前主要针对低功耗的校讯通、2.4G停车场、智能家居、无线音频等领域。
   当然,这颗芯片进入大众的视野是与友商的NRF24L01P芯片兼容通信。从而被打上了国产NRF24L01P的标签,更有甚者居然磨掉芯片原本的SI24R1的LOGO打成NRF24L01P,给很多客户产生了很多不必要的损失。大家定向的理解,国产的东西总是会比国外进口的相差到哪里哪里,如此云云。其实,在很多客户在使用Si24R1的时候,通过一定的控制与设计,是可以发挥Si24R1自己独特的特***的。
   不同的芯片设计需要不同的射频布线以及MCU的控制,那么我下面要分享几点自己所知道的一些问题以及解决办法:
   1.进入低功耗(关断)模式后,功耗可能还在1mA左右,正常应该在1.5uA左右。
    解决办法:由于芯片采用CMOS工艺,当芯片处于关断模式时,芯片的数字输入引脚,CE,CSN,SCK,MOSI,必须为低电平,即关断模式下,和上述四路输入引脚相连的MCU的输出必须为低电平,不能为高阻状态或高电平。否则由于输入端累积电荷,会导致内部电路不能关断,而使得功耗增加。
   2.当使用Si24R1号称7dbm的发射功率的时候,距离好像没有增加太多,而且无线音频客户觉得会有很大的噪声。
    解决办法:
       一、友商的nRF24L01+不要求芯片底部的金属焊盘接地,Si24R1规格书上也没要求接地,这是因为发射功率较低只有0dbm的情况,当芯片发射功率大于0dbm以后,芯片底部的金属焊盘会有很多白噪声耦合到地,而nRF24L01+的参考设计金属PAD下面有走3.3V的电源线,如果使用Si24R1 7dbm的发射功率,没有将底部的3.3V走线移除的话,那些噪声会干扰到电源,从而会增加通信的丢包率以及通信距离。有一些网友在网上提出,使用Si24R1替换NRF24L01P电源处需要多加一个大电容去滤波,这种做法是在一定的设计上是可行的,但是还是有一些朋友的问题没有解决。故,为达到更好的性能,特别是发射较大功率时,建议用户芯片底部PAD全部接地,将3.3V走线重新布线。
       二、无线音频客户做到第一点后还无法解决有噪声的问题,需要考虑这个噪声的来源,电源的纯净度,因为SI24R1相比对电源更加敏感一些,用户可以通过走线顺序来改进。本来电源的走线顺序为LDO-MCU-ADC-RF,整个流程设计下来,走线方便也符合流程,但是这样的设计弊端就是整个MCU与ADC转换(实际噪声maker)的噪声全部串扰到RF的电源中,从而影响无线通信。故,用户可以更改电源走线设计,LDO出来后分两路,一路给到RF,一路给到MCU+ADC。
   3.用户一直在使用nRF24L01P,替换成Si24R1后发现功耗突然大了许多。
     解决办法:对于已经使用nRF24L01+的用户,通常用户会将发射功率配置在0dbm,而此时的寄存器配置对于Si24R1来说,此时的发射功率是4dbm,此时消耗电流为16mA,比0dbm配置消耗的电流要大4-5mA,当系统采用纽扣电池供电时,需要注意这个问题。如果不需要大的发射功率请将发射功率的配置调整到小功率模式,具体配置,参考芯片手册(可配置为100模式,1dbm发射功率模式)。Si24R1的最大功率是7dbm,
超低关断功耗:< 0.7 uA
超低待机功耗:< 15 uA
发射电流(2Mbps):<12 mA(0dBm)
最高发射功率:7dBm (25mA)
接收灵敏度:<-96dBm @ 250kbps

SI24R1(7dbm, 关断功耗700nA) 与01P功耗差不多,稳定性好功率高,距离更远。

SI24R1 与01P 兼容:
1. SI2R1 接收电流比01P大0.5mA,实际系统工作中,芯片绝大部分时间处于Shutdown和Standby状态下。所以,我们总的平均电流比NORDIC的小。

2. SI24R1芯片支持更大功率输出7dbm,NORDIC只有0dbm.
灵敏度对比:
NORDIC SI24R1
2Mbbs -82dbm -83dbm
1M -85dbm -87dbm
250K -94dbm -96dbm

3. 定位孔SI24R1与01P的不同,左边第一脚为第一脚。
兼容性
折叠NRF24L01+nRF24L01+是工作在2.4GHz的国际通用ISM免申请频段GFSK调制的无线数传芯片。最高发射功率0dBm,接收灵敏度为-85dBm,支持125个通讯频率。使用增强型的 Enhanced ShockBurst?传输模式,支持6个数据通道(共用FIFO)。支持250K,1Mbps和2Mbps的空中数据传输速率。使用SPI接口与MCU完成数据通讯与通讯控制等功能。是目前主流的2.4G无线射频芯片。折叠Si24R1Si24R1,它与NORDIC的NRF24L01+是完全兼容的(SPI的操作时序,寄存器定义,工作状态图),可以相互通信,支持NRF24L01+的所有通信功能。Si24R 完全PIN 对 PIN替换NORDIC的NRF24L01+ ,只要在原来焊NRF24L01+的位置上焊上Si24R1,就可以正常通信,而且SI24R1可以和NRF24L01+,nRF2401A等产品相互通信,最大功率可以做到+7dBm。深圳市动能世纪科技有限公司
公司地址:深圳市福田区振中路新亚洲二期国利大厦1139-1142室
联系人:赵工
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电话:0755-83134419
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