基于Si4432的無線射頻收發系統設計

其中，Preamble(前導碼)是一連串的10101010，其數量為8n位，n的大小由用戶編程決定。數據包在傳輸過程中會在每個包的前面加上可設置長度的前導碼；接收端為了識別幀的到來，需要前導碼進行幀同步，從而確定收發系統之間何時發送和接收數據。SyncWord(同步字)在前導碼之后，要用設定好的同步字來作為同步模式的標志碼。本系統設定的同步字為2個字節，同步字內容為0x2DD4，接收端在檢測到同步字后才開始接收數據。Packet Length是數據載荷長度。
PAYLOAD(有效數據載荷)是用戶所發送的數據。CRC(CRC校驗和)由內置CRC校檢。Si4432內部集成有調制／解調、編碼／解碼等功能，從而Preamble、Syncword、Packet Length和CRC都是硬件自動加上去的，用戶只需設定數據包的組成結構和部分結構的具體內容(如前導碼和同步字)。
本文以半雙工通信為例，介紹通信的實現過程。編程環境為Silabs IDE V3．61，并在該編譯環境下測試通過。Silabs IDE集成了源代碼編輯、程序源代碼級調試程序和在系統Flash編程器。同時支持第三方編譯器和匯編器的使用，
(1)初始化程序
初始化程序包括C8051F930的初始化，SPI的初始化，以及Si4432的關于無線收發頻率、工作模式、發射速率等內部寄存器的初始化配置。
系統上電后，C8051F930處于默認狀態，根據系統功能需求重新進行初始化配置。C8051F930的數字交叉開關允許將內部數字系統資源映射到端口I／O引腳，可通過設置交叉開關控制寄存器，將片內資源配置到具體的端口I／O引腳上。這一特性允許用戶根據自己的特定應用選擇通用端口I／O和所需數字資源的組合，提高了應用的靈活性。本系統中，主要配置了SPI通信的4線，液晶LCD的數據線接口、控制線接口和RS232串口數據輸入／輸出等。
初始化SPI時，可以通過對SPI1CFG寄存器和SPI1CN寄存器的配置來選擇具體使用規則。這里，選擇主SPI，4線模式，時鐘極性為低電平，在時鐘上升沿時對數據采樣；通過配置SPI1CKR寄存器，可將同步時鐘頻率設為晶振頻率的1／4。
上電之初，Si4432也處于默認狀態，需要進行配置才能工作。Si4432有70多個寄存器需要配置，它們決定了Si4432的工作模式，具體配置可以參考Si4432的數據手冊。Si4432的初始化是一個重要的部分，配置的恰當與否對系統最終的通信效果有很大的影響。主控制器C8051F930通過SPI配置Si4432的1ch、1dh等寄存器，寫入相應的初始化RF控制字(主要是頻率、傳輸速度、傳輸方式等)；通過配置33h、34h等寄存器來設置包的結構、前導碼長度、同步字內容等。本系統采用同步傳輸模式，以0x2DD4作為同步模式的標志碼，傳輸完同步字后才開始傳輸數據載荷。每次發送數據必須以同步字0x2DD4作為發送數據的同步標志，接收端在檢測到同步字后才開始接收數據。
(2)無線發送程序
無線發送程序流程如圖3所示。完成C8051F930、SPI和Si4432的初始化后，配置寄存器寫入相應的初始化RF控制字。接下來，通過配置Si4432的寄存器3eh來設置包的長度，通過SPI連續寫寄存器7fh，往TX FIFO里寫入需要發送的數據。然后打開“發送完中斷允許”標志，將其他中斷都禁止。當有數據包發送完時，引腳nIRQ會被拉低以產生一個低電平從而通知C8051F930數據包已發送完畢。完成中斷使能后，使能發送功能，數據開始發送。等待nIRQ引腳因中斷產生而使電平拉低，當nIRQ引腳變為低時讀取中斷狀態并拉高nIRQ，否則繼續等待。如果數據發送成功，指示燈會變亮。一次數據發送成功后，進入下一次數據循環發送狀態。