隨著單片式無線通信芯片技術(shù)的發(fā)展，無線通信被越來越多新應(yīng)用和新產(chǎn)品采用。作為新的無線標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)牙(BluetoothTM)讓更多用戶認(rèn)識(shí)了無線通信。在無需許可的頻段，稱作ISM頻段內(nèi)的通信集成電路的需求快速增加，挪威Nordic VLSI ASA公司針對這一新興市場提供一系列收發(fā)機(jī)和發(fā)射機(jī)，滿足不同無線應(yīng)用的需要。

無線設(shè)備的快速增長
對便攜式設(shè)備或電池供電設(shè)備的需求是推動(dòng)無線方案日新月異的因素之一。消費(fèi)者已經(jīng)習(xí)慣了帶紅外等無線方式控制的家用電器，盡管這些無線方案存在范圍和方向上的局限；另外在汽車的遙控門鎖(Remote Keyless Entry， RKE)鑰匙中也使用了ISM頻段的單向無線技術(shù)。使用大多數(shù)遙控系統(tǒng)時(shí)遇到的不便之處是無法返回給控制者反饋信息。在安全系統(tǒng)、汽車告警或選項(xiàng)和菜單繁多的高保真音響中，如果配備廉價(jià)的無線技術(shù)并在遙控器中增加一塊小型顯示，設(shè)備就能向用戶顯示其狀態(tài)或狀態(tài)的改變。正如許多技術(shù)供應(yīng)商所發(fā)現(xiàn)的，只要擴(kuò)大無線通信范圍并且建立雙向無線通信-雙工通信，就會(huì)出現(xiàn)許多新應(yīng)用。本文將討論一個(gè)使用Nordic VLSI的nRF401TM收發(fā)機(jī)的實(shí)例-雙向RKE系統(tǒng)。其應(yīng)用包括自動(dòng)讀表(Automatic Meter Reading，AMR)、無線數(shù)據(jù)通信、警報(bào)和安全系統(tǒng)、無線鍵盤、無線操縱桿、家庭自動(dòng)化、無線計(jì)算機(jī)外設(shè)、汽車、遙測和玩具等。

雙向無線RF應(yīng)用中的nRF401
接收機(jī)應(yīng)滿足便攜式電池供電設(shè)備的一些基本要求，才能適用于無線RF應(yīng)用。這些基本要求為:

方案成本低
體積小
低功耗，符合電池供電要求
集成度高，無需微調(diào)外部元件
外圍元件極少，加工更容易
數(shù)據(jù)傳輸率高，傳輸時(shí)間更短
接口簡單，可以與廉價(jià)的單片機(jī)(uC)接口

nRF401(圖1)是真正的單芯片RF收發(fā)機(jī)，專為在433MHz ISM頻段工作而設(shè)計(jì)。nRF401與同樣與Nordic VLSI ASA提供的nRF402發(fā)射機(jī)兼容，它所需的外圍元件僅為一枚4MHz基準(zhǔn)的晶體(可與MCU共享)、一個(gè)PLL環(huán)路濾波器和一個(gè)VCO電感。

nRF401采用小型20引腳SSOP封裝，3V直流電源供電。接收電流低，僅為11mA，而且在輪流檢測(Polling)模式時(shí)可以通過周期性暫停的方法使其更低，以延長電池壽命。它還提供進(jìn)一步降低電流消耗的待機(jī)模式。為了使通信范圍更廣，nRF401內(nèi)建的功率放大器提供的輸出功率可達(dá)10mW。它采用非常緊湊的電路板布局，僅占用很小的PCB面積，而且Nordic VLSI提供所有布局圖。nRFTM收發(fā)機(jī)的各項(xiàng)功能在制造過程中均經(jīng)過測試，能用標(biāo)準(zhǔn)的電子產(chǎn)品表面貼裝生產(chǎn)線，在短測試時(shí)間完成終產(chǎn)品的裝配。

nRF401接收機(jī)使用頻移鍵控(FSK)調(diào)制方式，改善了噪聲環(huán)境下的系統(tǒng)性能。與幅移鍵控(ASK)和開關(guān)鍵控(On-Off Keying)方式相比，這種方式的通信范圍更廣，特別是在附近有類似設(shè)備工作的場合。nRF401另一個(gè)非常重要的特性是接收機(jī)的頻帶外阻抗很高(out-of-band blocking)，這意味著它不需要外部聲表面波(SAW)濾波器。此外nRF401的解調(diào)器是DC平衡的，因此可以使用任何一種協(xié)議，也可以使用各種'0'、'1'序列，因而無需浪費(fèi)單片機(jī)寶貴的處理資源來進(jìn)行曼徹斯特編碼。nRF401的串口可以與任何單片機(jī)接口，也不需要進(jìn)行設(shè)置，是一種能方便地與各種8位單片機(jī)配合使用的方案。完整的無線系統(tǒng)的組成部件如圖2所示。

從圖中可以看出，單片機(jī)是系統(tǒng)的“主管”，負(fù)責(zé)運(yùn)行協(xié)議、控制nRF電路并運(yùn)行系統(tǒng)的應(yīng)用軟件和硬件，從而節(jié)約成本和空間。

汽車雙向RKE(遙控門鎖)
nRF401收發(fā)機(jī)提供方便易用的雙向通信，許多新應(yīng)用隨之出現(xiàn)。傳統(tǒng)汽車報(bào)警鑰匙就是其中的應(yīng)用之一，它在增加了顯示器后，完整的汽車狀態(tài)信息都可以從顯示器上看到，如圖3所示。

車用雙向RKE系統(tǒng)中的無線收發(fā)機(jī)具備兩種功能：

1.增加RKE裝置和汽車間通信的可靠性，完成正常的上鎖/開鎖操作。
2.作為“警報(bào)接收裝置”，在汽車被闖入時(shí)警告車主。

在此系統(tǒng)中，三個(gè)主要單元分別具有以下功能：
單片機(jī) (8-bit)nRF401和顯示

nRF401 33MHz無線收發(fā)機(jī)。以每秒20Kbit的速度從汽車上的裝置接收或向其傳輸數(shù)據(jù)，每條信息的時(shí)間開銷。這能使功耗更低，而且完成通信的概率更高。

顯示主顯示告警狀態(tài)，并顯示相關(guān)的告警符號(hào)，比如汽車被闖入，或超出發(fā)射范圍等。

大多數(shù)ISM應(yīng)用都可以得益于nRF401這樣的雙向收發(fā)機(jī)帶來的可靠性和安全性。