基于nRF24E1的无线耳机电路的设计（发射电路设计）[附图+程序].doc

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1、毕 业 设 计题目：基于nRF24E1的无线耳机电路的设计（发射电路设计） 学 生： 学 号： 院 （系）： 电气与信息工程学院 专 业： 电子信息科学与技术 指导教师： 年 月 日基于nRF24E1无线耳机电路的设计（发射电路的设计）摘 要近年来随着科技的不断发展，单片机的应用也不断的走向深入，从而带动了蓝牙技术的日新月异更新。低功耗、微型化是当前无线通信产品尤其是便携产品的迫切要求，因而更多的蓝牙产品越来越受到人们的欢迎。本文从应用的角度出发，详细的介绍了一种基于单片无线收发芯片nRF24E1的设计与应用，阐述了nRF24E1的主要特点，硬件结构，应用电路以及软件控制方面的知识。本课题设计

2、一种工作在2.4GHz ISM频段的无线耳机发射机的设计方案。该方案主要采用Nordic公司最新推出的射频芯片nRF24E1，设计一种近距离，低功耗的无线耳机发射系统，可应用于CD无线耳机,无线音响，MP3无线耳机，无线音频下载等系统中。关键字：nRF24E1，无线耳机，蓝牙，无线通信，发射电路Design of Circuit Wireless Headphone Based on nRF24E1(Launch Circuit)ABSTRACTAlong with the technical unceasing development, the monolithic integrated c

3、ircuit application also unceasing trend was in recent years thorough, thus led the blue tooth technology to change with each new day the renewal. The low power loss, the microminiaturization are the current wireless correspondence product then takes along the product in particular the urgent need, t

4、hus the more blue teeth product more and more receives peoples welcome.This article embarks from the application angle, the detailed introduction one kind based on the monolithic wireless receiving and dispatching chip nRF24E1 design and the application, elaborated the nRF24E1 main characteristic, t

5、he hardware architecture, applies the electric circuit as well as the software control aspect knowledge .This topic designs one kind of work in 2.4GHz the ISM frequency band wireless earphone transmitter design proposal. This plan mainly uses Nordic Corporation newest promoted radio frequency chip n

6、RF24E1,designs one kind of near distance, the low power loss wireless earphone launching system, may apply to C the D wireless earphone wireless sound,MP3 wireless earphones, system and so on wireless in audio frequency downloading.KEY WORDS: nRF24E1，wireless earphone，blue tooth，wireless corresponde

7、nce， transmission circuit目 录摘 要IABSTRACTII1 绪 论11.1课题的意义11.2设计方案11.3无线耳机的简介11.4国内外发展状况22 NRF24E1模块的特性32.1 nRF24E1芯片简介32.2 nRF24E1的主要特性32.3 nRF24E1的外部引脚排列图32.4 nRF24E1个引脚的功能42.5nRF24E1的内部结构62.5.1 微处理器72.5.2 PWM和SPI接口72.5.3 RTC唤醒定时器、WTD和RC振荡器72.5.4 A/D转换器82.5.5无线收发器82.5.6端口逻辑82.6扩展芯片EEPROM25320简介83 硬件

8、电路的设计103.1硬件电路概述103.2 nRF24E1的硬件特性103.2.1 RADIO口介绍103.2.2收发方式113.2.3器件配置133.3发射系统的基本模块153.4无线发射模块153.5天线电路的设计163.6扩展电路173.7音频信号的滤波与放大电路173.8利用nRF24E1来设计电路183.9整体的硬件电路图194 软件部分设计214.1软件设计概述214.2无线数据包格式和收发器配置字214.3 nRF24E1之间的通信协议224.4软件控制224.5数据包描述244.6 nRF24E1的程序存储控制244.7应用中的程序255 设计总结285.1设计小结285.2前

9、景展望28致 谢29参 考 文 献30附录原程序代码311 绪 论1.1课题的意义本课题设计一种工作在2.4GHZ ISM频段的无线耳机发射机的设计方案。该方案主要采用Nordic公司最新推出的射频芯片nRF24E1，设计一种近距离，低功耗的无线耳机发射系统，可应用于CD无线耳机，无线音响，MP3无线耳机，无线音频下载等系统中。通过本次设计，掌握无线收发电路的基本原理和设方案，掌握nRF24E1芯片的基本功能和应用,具有初步的产品开发能力，并且了解蓝牙技术的基本原理。1.2设计方案本系统采用通用的2.4GHz ISM频段，输出功率为1mW且带外辐射较小，无需申请频率许可证。此外，选择2.4GH

10、z频段的另外一个优点是波长较短，天线的尺寸较小，可以缩小系统的体积，甚至可以将天线设计在PCB板上实现天线内置，这样可以同时降低系统的成本。 RF收/发器芯片选择Nordic公司的nRF24E1，其最大的特点就是可以满足低功耗和小型化的要求。该芯片体积小、外围器件少、易于设计和调试；内嵌兼容8051的微处理器，指令周期从标准的1248个时钟周期缩短到420个时钟周期，XRAM数据存取采用双指针，提高了CPU 的处理和运算速度。采用16MHz的晶体可同时为CPU和收发单元内部频率合成器提供参考时钟，节省了印制板的空间，缩小了系统的体积。该芯片提供POWER DOWN模式。此工作模式下CPU处理中

11、止、时钟和电源整流电路关闭，RF收/发单元停止工作，整个芯片内部只有RC振荡器、看门狗和RTC定时器工作，系统电流损耗只有2uA，只有外部中断和看门狗复位才能使系统退出省电模式。该芯片还有着合理的通信协议，软件易于控制。综上所述，由于nRF24E1芯片有着众多的优点，完全满足设计的需要，所以我们采用nRF24E1为核心元件进行本次无线耳机发射系统的设计。1.3无线耳机的简介随着社会的不断发展，科技在不断的进步，越来越多的电子产品正融入人们的生活，耳机这个人们生活中常见的电子产品也正在发生革命性的变化，已经从有线琢步变成了无线，人们已经慢慢的感受到了无线耳机特有的优点，摆脱线缆的束缚那将为用户带

12、来革命性的便利，用户甚至可以随意的走动，无需担心线缆的长度或者拉扯到其它的物品，而这样就真正的把用户从固定的地方解脱出来，去融入整个环境。无线耳机是由主机和接收机两部分组成，用主机把多媒体声音，用广播方式发射出去，再用接收在30米之内范围可清楚收听到主机发出的声音，不受外界的干扰影响。无线耳机在日常生活中应用广泛,像手机中的红外传输和蓝牙传输等.只要把主机与电脑连接，可以在在上网时在网上聊天、娱乐。还可应用于CD无线耳机，无线音响，MP3无线耳机，无线音频下载以及头带式FM收音耳机，由此可见无线耳机有着广阔的应用场合，给人们的生活带来了越来越多的方便，所以开发它有着广阔的市场前景。1.4国内外

13、发展状况1998年5月，五家世界著名的大公司爱立信（Ericsson）、诺基亚（Nokia）、东芝（Toshiba）、国际商用机器公司（IBM）和英特尔（Intel）联手推出了蓝牙(Bluetooth)计划。这五家公司包含了两家著名的移动通信制造公司、两家著名的便携式计算机制造公司和一家在芯片技术和数字信号处理（DSP）技术上领先的公司。 这项计划公布后，迅速得到包括摩托罗拉、朗讯、康柏、西门子、高通、3Com、TDK等大公司在内的许多厂商的支持和采纳。第一批应用“蓝牙”技术装备的产品，包括手机、电话机和便携式计算机等，在1999年的年底纷纷出台。 现在蓝牙技术的发展显然已经超出了当初的设想，

14、一整套的蓝牙系统可以用一个手机控制家中的任何电器，包括加上了“蓝牙卡片”的门窗。目前爱立信已经宣布了移动电话、电话适配器、头戴式受话器(蓝牙耳机)以及PC卡等首批商用产品，具有GPRS功能的爱立信R520移动电话已经实现了蓝牙芯片内置，R320和已经上市的T28、T36则可以通过蓝牙电话适配器实现与其他蓝牙设备的“沟通”。 众所周知，蓝牙芯片也工作在2.4GHz频段，但由于其成本一直居高不下，产品也很难开发，因此到目前为止，蓝牙的市场产品还很少。另外，市场也尚未出现非要蓝牙不可的应用需求，这样，蓝牙的一些市场定位便能够轻易的被其他更专业的产品所取代，nRF24E1就是其中很有价格优势和较容易开

15、发的一种，可用来代替一些领域的蓝牙应用需求。2 nRF24E1模块的特性2.1 nRF24E1芯片简介 nRF24E1是北欧集成电路公司（NORDIC）推出的一款带有2.4GHZ无线收发器nRF2401和增强性8051内核的无线发射模块。nRF24E1是用于各种无线设备的短距离互联应用场合，工作于ISM（工业，医学和科学）频段。该器件有125个频点，能够实现点对点，点对多点的无线通信，同时可采用改频和跳频来辟免干扰。该芯片内部有：UART接口，SPI接口，PWM输出，内置RC振荡器，看门狗和唤醒定时器以及专门的稳压电路。所有高频元件包括电杆，和振荡器等，全部集成在芯片内部，因此该芯片集成度非常

16、高，性能稳定，受外界环境的影响很小，并且体积很小，功耗低，所需外围器件很少，并有很大的价格优势，可代替一些场合的蓝牙应用需求。2.2 nRF24E1的主要特性（1）带有2.4GHz无线收发器和内含增强性的8051控制器。（2）可工作在低电压1.9V3.6 V下，内有电压调节器。（3）待机电流可低至2uA，同时器件还带有唤醒定时器。（4）采用0.18um的CMOS技术制造。（5）在比较理想的环境下，其室内传输距离可达3040米，室外传输距离可达100200米。（6）灵敏度可达-90dBm，工作温度范围-40+80oC。（7）100ksps的9路10位模数转换器。（8）最大传输速率可达1Mbit/

17、s,最大发射功率为0 dBm.。（9）所需外围器件很少，设计简单。2.3 nRF24E1的外部引脚排列图 nRF24E1采用36脚QFN（6mm6mm）封装，其引脚排列如下图1所示：图2-1 nRF24E1外部引脚图2.4 nRF24E1个引脚的功能 nRF24E1有11个数字IO引脚，由P0口（DI02DI09）和P1口（DI00、DI01、DIN0）组成，除了DIN0只能用于输入外，其余都是双向引脚，而且大部分数字IO有复用功能。P0口引脚的复用功能：引脚 P0.7(DIO9) P0.6 P0.5 P0.4 复用功能 PWM T1 T0 INT1 引脚 P0.3 P0.2 P0.1 P0.

18、0(DIO2) 复用功能 INT0 TXD RXD GPIO 此外，P0口还有两个控制寄存器POALT和PODIR。其中POALT的控制优先级高于PODIR。设计时可以通过设定POALT来决定哪些引脚使用复用功能，没有选用复用功能的引脚,则为GPIO，而可用PODIR来设置这些PO口是输入还是输出。P1口只有3个引脚，可设为SPI接口或GPIO，nRF24E1使用SPI时，只能作为主机。SPI接口的引脚功能如下：P1.2（DINO）：串行数据输入脚；P1.1（DIN1）：串行数据输出脚；P1.0（DIO0）：串行时钟引脚。nRF24E1带有9个模拟输入引脚，其中AIN0AIN7为ADC的8路模

19、拟输入，AREF为ADC参考电压。此外，该器件还有2个天线接口引脚ANT1和ANT2以及两个晶振引脚XC1和XC2。nRF24E1必须用高精度的晶振，为了支持1Mbit/s的传输速率，设计时还必须采用16MHZ以上的晶振。nRF24E1的其它引脚还有12个,其中IREF用于连接外部偏置参考电阻,其余为电源和接地脚。详细引脚功能如下表:表2-1 nRF24E1详细引脚功能引脚符号引脚类型功能1VDD电源电源电压（1.95.6v ）2ANI0模拟输入ADC输入口3DVDD2调节电源数字电源电压，必须连接到调节输出DVDD4P1.0/T2数字I/O端口1第0位/T2定时器/SPI时钟/DIO05P1

20、.1数字I/O端口1第1位/SPI数据输出/DIO16P0.0数字I/O端口0第0位/EEPROM。CSN/DIO27P0.1/RXD数字I/O端口0第1位/VART。RXD/DIO38P0.2/TXD数字I/O端口0第2位/VART。TXD/DIO49P0.3/INT0_N数字I/O端口0第3位/INT0_N中断/DIO510P0.4/INT1_N数字I/O端口0第4位/INT1_N中断/DIO611P0.5/T0数字I/O端口0第5位/T0定时器输入/DIO712P0.6/T1数字I/O端口0第6位/ T1定时器输入/DIO813P0.7/PWM数字I/O端口0第7位/PWM/DIO914

21、DVDD调节输出数字电压调节输出耦，连接到DVDD215VSS电源地0v16XC2模拟输出连接晶振引脚端217XC1模拟输入连接晶振引脚端118VDD_PA调节输出反对RF功放（ANT1，ANT2）供电（DC1.8V）19ANT1RF天线接口120ANT2RF天线接口221Vss_PA电源地0v22VDD电源电源电压（1.93.6vDC）23Vss电源地0v24AIN7模拟输入ADC输入725AIN6模拟输入ADC输入626AIN5模拟输入ADC输入527IREF模拟输入连接外部偏置参考电阻28AREF模拟输入ADC参考电压29AIN4模拟输入ADC输入430AIN3模拟输入ADC输入331V

22、ss电源地0v32VDD电源电源电压（1.93.6Vdc）33Vss电源地0v34AIN2模拟输入ADC输入235AIN1模拟输入ADC输入136P1.2数字输入端口/第2位/SPI数据输入/DIN22.5nRF24E1的内部结构从芯片的内部结构图可以看出，nRF24E1内有增强型8051内核、无线收发器nRF2401、9路100的10bit模数转换器、UART异步串口、SPI接口、PWM输出、振荡器、看门狗和唤醒定时器，此外,nRF24E1还内置了专门的稳压电路。其具体结构如下图所示： 图2 -2 nRF24E1功能模块图在nRF24E1的内部存储空间中，512BROM用于存储引导程序。上电

23、后，它可将EEPROM中存储的程序下载到4KB RAM的程序运行空间，另外的256B RAM为数据存储器。各主要部分详细功能如下： 2.5.1 微处理器 nRF24E1微处理器的指令系统与工业标准8051的指令系统相兼容，但两者的指令执行时间有些不同。通常，nRF24Ex的每条指令执行时间为420个时钟周期，而工业标准8051的每条指令为1248个时钟周期。nRF24E1比工业标准8051增加了ADC、 SPI、 RF接收器1、 RF接收器2 、唤醒定时器5个中断源，以及3个与8052一样的定时器。nRF24E1内含1个与8051相同的UART,在传统的异步通信方式下，可用定时器1和定时器2作

24、为UART的波特率发生器。为了便于和外部RAM区进行数据递，nRF24E1的CPU还集成2个数据指针。nRF24E1微控制器的时钟直接来源于晶振。微处理器中有256字节的数据RAM和512字节的ROM。上电复位或软件复位后，处理器自动执行ROM中引导区的代码。用户程序通常是在引导区的引导下，从EEPROM加载到1个4KB的RAM中，这个4KB的RAM也可作存储数据用。如果应用当中不用掩膜ROM(也即内含的ROM),程序代码必须从外部非易失性存储器中加载。比较常见的是通过SPI接口扩展型号为25320的EEPROM。为了控制一些标准8051没有的功能，nRF24E1增加了一些特殊功能寄存器，如R

25、ADIO(P2)、ADCCON、ADCDATAH、ADCDATAL、ADCSTATIC、PWMCON、PWMDUTY等。其P0和P1也和标准8051有所不同，其它的特殊功能寄存器与标准8051相同。2.5.2 PWM和SPI接口nRF24E1具有一个可编程控制的PWM输出。使用时,通过程序改变DIO9(即P0.7)的功能,并可编程决定PWM工作于6位、7位或8位。SPI(串行外设接口)的3个口与GPIO(DIN0、DIO0和DIO1)和RF收发器重用。SPI硬件不产生任何片选信号，通常用GPIO的位(P0口)作为外部SPI设备的片选口。2.5.3 RTC唤醒定时器、WTD和RC振荡器nRF24

26、E1内有一个低功耗的RC振荡器。该振荡器不能禁止,当VDD1.8V时，其连续工作。RTC和WTD(看门狗)为2个16可编程定时器,它们的工作时钟为RC振荡器的LP_OSC。唤醒定时器和看门狗的定时时间约为300s80ms,默认值为10ms。唤醒定时器由用户软件控制启动和停止。看门狗在复位后被禁止，再次复位后才能被激活。2.5.4 A/D转换器nRF24E1内有9通道10位ADC，线性转换时间为每10位48个CPU指令周期。A/D转换器的9个输入可通过软件进行选择。通道07可以把对应引脚AIN0AIN7上的电压值转换为数字值，通道8用于对nRF24E1工作电压的监控。A/D转换器默认工作于10位

27、方式，可通过软件使其工作于6位、8位或12位方式。2.5.5无线收发器nRF24E1收发器通过内部并行口或内部SPI口与其它模块进行通信，具有同单片射频收发器nRF2401相同的功能。DuoCeiver接收器输出的数据准备信号,可通过程序使其为微处理器的中断或通过GPIO口传给CPU。nRF240x工作于全球开放的2.42.5GHz频段。收发器由1个完整的频率合成器、1个功率放大器、1个调节器和2个接收器组成。输出功率、频道和其它射频参数可通过对特殊功能寄存器RADIO(0xA0)编程进行控制。发射模式下,射频电流消耗仅为10.5mA,接收模式下为18mA。为了节能,可通过程序控制收发器的开/

28、关。2.5.6端口逻辑nRF24E1有1个输入，10个输出引脚。P0（DIO2DIO9）和P1（DIO0、DIO1、DIN0）默认配置为GPIO（通用输入输出端口）。多数GPIO在过程控制下可复用，这些复用功能包括两个外部中断，UART RXD和TXD，一个SPI主机端口，三个定时器和PWM输出。2.6扩展芯片EEPROM25320简介由于nRF24E1只有512字节的ROM，所以在应用过程中要用片外扩展存储器，应用中，当VDD上电后，芯片通过SPI接口自动从片外存储器读取数据到片内4KB和RAM中以便程序运行时使用，EEPROM25320是用来存放程序和数据的。EEPROM25320外部结构

29、如下图所示： 图2-3 EEPROM25320外部结构图详细引脚功能如表2-2所示：表2-2 引脚功能管脚名称功能CS （Chip Select）片选信号SCK （Serial Data Clock）SPI 时钟信号SI （Serial Data Input）SPI数据输入SO （Serial Data Output）SPI数据输出GND （ Ground）地V CC （Power Supply）电源WP （Write Protect）写保护HOLD （Suspends Serial Input）高阻状态（低电平有效）3 硬件电路的设计3.1硬件电路概述本次设计任务是设计无线耳机的发射系统，让

30、它工作于2.4GHz自由频段，工作电压为2.03.6伏，工作距离大于10米。可应用于CD无线耳机，无线音响，MP3无线耳机，无线音频下载等系统中。经过前面一章对nRF24E1的介绍，从他的内部结构，功能特性，软件配置等方面可见能作为本次设计的核心器件，本章将详细的介绍发射系统的基本模块，nRF24E1硬件特性，以及用他来设计等硬件电路方面的知识。3.2 nRF24E1的硬件特性3.2.1 RADIO口介绍 nRF24E1收发器的收发任务由RADIO口控制。RADIO口使用标准8051中的P2口地址。由于射频收发器是片内置的，并不是双向工作。为了满足射频收发子系统的需要，RADIO口的默认值与标

31、准8051的P2默认值也不一样。收发器由特殊功能豁口中的RADIO（0A0H）和SPI_CTRL(0B3H)控制。SPI_CTRL=00B时，SPI没用；SPI_CTRL=01B时，SPI连接到P1口；SPI_CTRL=10B时，SPI连到第一个nRF2401频道；SPI_CTRL=11B时，SPI连接到第二个nRF2401频道。RADIO豁口的各个位如图3-1所示。在nRF24E1头文件中，所定义的各个位的名字与图3-1中一样。（1）用SPI口控制收发器用芯片内嵌的SPI口控制收发器的操作非常方便。如RF配置和Shock Burst RX（接收）或TX（发送）。（2）复位时RADIO口的状态

32、复位引脚为高电平时（无论是时钟是否有效），控制nRF2401收发子系统的RADIO输出位默认为RADIO.3（CS）=0，RADIO.6（CE）=0，RADIO.7(PWR_UP)=1。程序运行后，保持默认值，直到程序通过RADIO寄存器改变各位的值。 图3-1收发器接口图表3-1收发器与SPI口SPI信号SPI_CTRL=10B SPI_CTRL=11BCS（高有效）RADIO_wr.6(CE)用于Shock BurstRADIO_(CS)用于配置RADIO_wr.6(CE)SCKnRF2401/CLK1nRF2401/CLK2SDInRF2401/DATAnRF2401/DOUT2SDOn

33、RF2401/DATA未用Shock Burst数据准备RADIO_rd.2(DR1)RADIO_rd.6(DR2)3.2.2收发方式通过PWR_UP、CE和CS三个控制引脚，可以设置nRF2401的工作方式。PWR_UP=1，CE=1，CS=0为收发方式；PWR_UP=1，CE=0，CS=1为配置方式；PWR_UP=1，CE=0，CS=0为空闲方式；PWPWR_UP=0时关机。（1）Shock BurstnRF24E1的nRF2401收发子系统的收发方式只有Shock Burst。Shock Burst的功能由配置字决定。Shock Burst技术使用了片内的FIFO（先入先出）堆栈。虽然数

34、据低速进入，但能高速发送，使能耗减到最低限度。下图为一般无线工作方式与Shock Burst无线方式的区别：当nRF24E1发送数据时，需约10mA的工作电流，在一般工作模式下，其发送时间长，耗电大，而在Shock Burst工作方式下，其发送时间短，相应耗电省。图3-2无线工作方式与Shock Burst无线方式的区别Shock Burst发送：CPU接口引脚为CE、CLK1、DATA，工作流程如下：CPU有数据要发送时，把CE置高，nRF2401开始工作。接收节点地址和有效数据按时序被送到nRF2401子系统，可通过应用协议或CPU设置，使这个速度小于1Mbps(如10kbps)。CPU把

35、CE置低，激活Shock Burst发送。Shock Burst。*给RF前端供电；*完成RF包处理（加前缀，CRC校验）；*数据高速发送（250kbps或1Mbps，可由用户配置决定）；*发送完成，nRF2401返回空闲信号。（2）Duo CeiverShock Burst收发方式使nRF24E1能够方便地同时接收两个不同频率的频道发送的数据，并且能够使接收速度达到最大值。这意味着：*nRF24E1通过一个天线，能够接收两个频率相差8MHz（8个频率通道）的1Mbps发射器（如nRF24E1、nRF2401或nRF2402）发送的数据。*这两个不同数据频道的数据被分别送到两套不同的接口数据频

36、道1为CLK1、DATA和DR1，数据频道2为CLK2、DOUT2和DR2。Duo Ceiver技术提供了两个独立、专用于接收的数据频道，而不是采用两个相互独立的接收器。使用第二个数据频道必须满足要求：第二数据频道的工作频率至少比第一个频道的工作频率高8MHz。使用Shock Burst技术，CPU先取出其中一个数据频道中的数据，另一数据频道中的数据等待CPU处理完。这样不至于丢失数据；同时，也降低了对CPU性能的要求。3.2.3器件配置在配置方式下，配置字最高可达18字节。nRF2401子系统的配置字通过一个简单的三线接口（CS、CLK1和DATA）送给配置寄存器。(1) Shock Bur

37、st的配置Shock Burst方式配置字的作用是使nRF2401子系统能够处理RF协议。在实际操作中，一旦完成协议并装入了nRF2401子系统，只有1字节（bit7:0）的配置字需要更新。用于Shock Burst的配置字分为如下四块（详见表2）：*有效数据宽度（DATA2_W和DATA1_W），指明RF包中有效数据的位数，这使nRF2401子系统能够区分接收到数据包中的有效数据和CRC字节；*地址宽度（ADDR2和ADDR1），设置RF数据包中地址字节所占用的位数，最高为40位，这使nRF2401字节系统能够区分地址和有效数据；*接收频道地址（ADDR_W），即接收数据的目标地址；*CRC

38、配置（CRC_L和CRC_EN），CRC_L用于设置CRC为8位或16位校验，CRC_L=0为8位，CRC_L=1为16位，CRC_EN使能片内的CRC。在发送方式，CPU必须产生与接收数据的nRF2401子系统配置相同的地址和有效数据块。当使用nRF240子系统片内的CRC特性时，注意CRC是否已经使能，并且注意在发送器和接收器上使用相同的长度。(2) 配置字描述配置字的读取在CLK1的正边沿时，从MSB（最高位）开始。新的配置从CS的下降沿开始。假如nRF2401子系统需要配置为Shock Burst方式，两个接收频道，则在VDD（芯片电源）上电后，只需120位的配置字。在协议、工作方式和

39、接收频道都配置好后，只需要1位（RXEN）来切换是接收或发射。在配置字被读取的过程中，MSB（最高位）最先被读到寄存器中。默认配置字为：h8E08.1C20.2000.0000.00E7.0000.E721.0F04,共18字节，可根据需要进行取舍。Shock Burst数据包的总位数最多不能超过256位，可通过式（3-1）计算有效数据的最大位数。 DATAx_W(bits)=256-ADDR_W-CRC （3-1）其中：ADDR_W为配置字中B32:18所设置的接收地址的长度，8位40位；CRC为配置字B17所设置的校验字，8位或16位。4位或8位前缀是自动加进去的，不占用数据包的位数。由式

40、（3-1）可知，要想在每个数据包中得到更长的有效数据，可减少地址和CRC校验位。(3) 收发常用的配置在两个接收频道的方式下，nRF24E1同时接收来自两个不同频率频道的数据。第一个频道的频率在配置字B7-1中设置，第二个频道通常比第一个频道的频率高8MHz。RX2_EN(B15)为第二个频道的使能位：RX2_EN=0时，第二个频道不工作；RX2_EN=1时，第二个频道使能。RFDR_SB为收发速率设置位：RFDR_SB(B13)=0时，收发速率为250kbps；RFDR_SB=1时，收发速率为1Mbps。16MHz晶振时，250kbps的收发灵敏度比1Mbps的高10dB。XO_F(B12-

41、10)为晶振选择位。RF_PWR(B9-8)设置nRF24E1射频输出功率。RF_CH#(B7-1)设置nRF24E1的工作频率，可通过式（3-2）计算发射频率和频道1的接收频率，通过式（3-3）计算频道2的接收频率。RXEN为收发切换位。 Channel RF=2400MHz+RF_CH#1.0MHz (3-2) Channel RF=2400MHz+RF_CH#1.0MHz+8MHz (3-3)表3-2 配置字 Shock burst配置位域位数 名字 功能143：12024TEST保留119：112 8DATA2-W接收频道2有效数据的长度111：104 8DATA1-W接收频道1有效数

42、据的长度103：64 40 ADDR2接收频道2的地址，最高为5字节63：24 40ADDR1接收频道1的地址，最高为5字节23：18 6ADDR-W接收频道地址位数 17 1CRC-L8或16位CRC 16 1CRC-EN使能CRC校验 常用器件配置 15 1RX2-EN使能第二频道 14 1CM通信方式设置 13 1RFDR-SB发射数据速率（1Mbps需要16MHz晶振）12：10 3XO-F晶振频率9：8 2RF-PWR发射输出电源7：1 7RF-CH#频道设置 0 1RXEN接受或发射操作3.3发射系统的基本模块 图3-3发射系统的基本模块图 振荡器产生一个信号进入调制器，用基带信号

43、(由晶振产生)进行调制，用的是PWM(脉冲宽度调制)，两个信号频率进行叠加，产生上变频和下变频，取其上变频将本振信号载入使其频率变高，但由于是低功耗的，所以要通过放大器将其功率进行放大，有利于发射，最后再通过带通滤波器保留所需的频率发射出去。除了功率放大和带通滤波在片外进行,其它的都在nRF24E1内部进行，如上图3-3详细所示。3.4无线发射模块图3-4无线发射模块(1)基本原理：nRF24E1满足无线耳机所需要的性能要求：内嵌10位A/D转换器，可用于音频采样和电池监控；2.4GHz射频收发器，独特的Shock Burst通信方式；为D/A提供8位PWM输出。电池监管更方便，且功耗低，用1

44、20mAh的电池，可以达到13小时的通话时间或1200小时的待机时间。音频的发前过滤、发后过滤和放大必须在片外进行。麦克风作为语音输入设备，把声波信号转换成模拟信号；扬声器作为语音输出设备，把模拟电信号转换成声波信号。用nRF24E1进行的无线耳机数据传输的基本原理如图3-4所示。（2） A/D转换nRF24E1片内ADC的采样信号，在不够一个RF数据包之前，存储在微控制器8051中。采样数据满包后，8051一边存储下一个新的数据包，一边把已满的数据包转换到RF前端去。在Shock Burst通信方式下，每包为24个字节或3ms的音频采样信号。在没有音频信号输入的时候，可以减少输出或只输出很短的状态信息。这样，既减少数据传输的任务，同时也减少系统功耗。在系统设计时，这种节能方法必须在发送端实现。（3） 射频通信射频连接必须能够保证双向都为64kb/s数据速率，并且要求这个连接是全双工的，即两个收发器能同时工作。由于Shock Burst特性，所有与协议相关的操作都由硬件来处理。虽然nRF24E1使用的是低速的8051微控制器，但无线传输速度可达到1Mb/s。在初始化配置后，nRF24E1就可对射频收发器进行控制。时隙由采样频率决定（8kHz=125s）。每个时隙，A/D必须被读取1次，PWM的值也被更新1次。主从收发器在进行数据传送之前必须先同步化（握手）。RF使用的数据包可定