Nordic中短距离无线应用入门与实践

　　第1章 射频设计中的基本概念1
　　1.1 电磁波传播1
　　1.1.1 自由空间无线传播1
　　1.1.2 工作频率与通信距离的关系3
　　1.2 关于阻抗及阻抗匹配3
　　1.3 调制方式ASK，FSK，GFSK4
　　1.4 关于dB和dBm5
　　第2章 天线基本原理6
　　2.1 概述6
　　2.2 天线类型7
　　2.3 外界因素对天线的影响9
　　2.4 天线的调谐10
　　2.5 天线与频率、增益及效率的关系10
　　2.6 天线在无线通信系统中的作用11
　　第3章 433/868/915MHz单片无线收发芯片nRF90513
　　3.1 nRF905功能概述13
　　3.2 nRF905内部框图13
　　3.3 引脚功能14
　　3.4 工作模式16
　　3.5 配置及时序18
　　3.6 外设及RF设置26
　　3.6.1 晶体规格26
　　3.6.2 外部时钟基准27
　　3.6.3 微处理器输出时钟27
　　3.6.4 天线输出27
　　3.6.5 RF输出功率调节27
　　3.6.6 调制28
　　3.6.7 RF输出频率28
　　3.6.8 PCB布局设计及退耦指南29
　　3.7 nRF905的功能29
　　3.7.1 载波检测29
　　3.7.2 地址匹配29
　　3.7.3 数据准备就绪30
　　3.7.4 自动重发30
　　3.7.5 低功耗接收模式30
　　3.8 nRF905环形天线差分连接的应用实例31
　　3.9 nRF905单端50僮杩固煜吡拥挠τ檬道
　　3.10 nRF905无线收发模块35
　　第4章 内置51微处理器433/868/915MHz系统级无线SOC芯片nRF9E539
　　4.1 概述39
　　4.1.1 微处理器39
　　4.1.2 存储器结构40
　　4.1.3 导入EEPROM/Flash40
　　4.1.4 存储器映射41
　　4.1.5 PWM41
　　4.1.6 SPI42
　　4.1.7 端口逻辑42
　　4.1.8 电源管理42
　　4.1.9 低频时钟、RTC唤醒定时器、GPIO唤醒功能和看门狗42
　　4.1.1 0XTAL振荡器43
　　4.1.1 1A/D转换器43
　　4.1.1 2无线电收发器43
　　4.2 主要电气特性43
　　4.3 引脚分配46
　　4.4 引脚功能47
　　4.5 系统时钟48
　　4.6 数字输入/输出口48
　　4.6.1 复位期间I/O口状态49
　　4.6.2 P0口49
　　4.6.3 P1口(P1或者SPI口)50
　　4.7 模拟部分51
　　4.7.1 晶体规格51
　　4.7.2 天线输出52
　　4.7.3 ADC输入52
　　4.7.4 参考电流52
　　4.7.5 数字电源去耦52
　　4.8 A/D转换器和收发器的内部接口52
　　4.8.1 P2口——无线发射通用I/O口52
　　4.8.2 通过SPI接口来控制收发器54
　　4.8.3 复位过程中P2口状态54
　　4.9 无线收发器子系统（nRF905）54
　　4.9.1 RF工作模式54
　　4.9.2 nRFShockBurst模式55
　　4.9.3 待机模式57
　　4.9.4 RF输出功率调节57
　　4.9.5 调制59
　　4.9.6 输出频率59
　　4.9.7 载波检测59
　　4.9.8 地址匹配60
　　4.9.9 数据准备就绪60
　　4.9.10 自动重发60
　　4.9.11 低功耗接收模式60
　　4.10 A/D转换器子系统61
　　4.10.1 A/D转换器61
　　4.10.2 A/D转换器的使用62
　　4.10.2.1 使用外部参考电压时的测量值62
　　4.10.2.2 使用内部参考电压时的测量值62
　　4.10.2.3 供电电压的计算63
　　4.10.3 A/D转换器采样和时序63
　　4.11 收发器和A/D转换器配置64
　　4.11.1 片内SPI寄存器配置64
　　4.11.2 SPI指令设置66
　　4.11.3 SPI时序66
　　4.11.4 RF配置寄存器说明67
　　4.11.5 ADC配置寄存器说明68
　　4.11.6 状态寄存器说明69
　　4.11.7 RF寄存器控制字70
　　4.11.8 ADC配置寄存器71
　　4.11.9 ADC数据寄存器71
　　4.11.10 状态寄存器71
　　4.12 接收器子系统时序72
　　4.12.1 装置转换时间72
　　4.12.2 ShockBurstTMTX时序72
　　4.12.3 ShockBurstTMRX时序72
　　4.12.4 前导码74
　　4.12.5 空中传输时间74
　　4.13 SPI74
　　4.14 PWM75
　　4.15 中断76
　　4.15.1 中断SFRs77
　　4.15.2 中断处理80
　　4.15.3 中断屏蔽80
　　4.15.4 中断优先级80
　　4.15.5 中断采样80
　　4.15.6 中断响应81
　　4.15.7 掉电模式下的中断响应81
　　4.15.8 单步操作81
　　4.16 低频时钟唤醒功能和看门狗81
　　4.16.1 低频时钟81
　　4.16.2 嘀哒校准82
　　4.16.3 RTC唤醒定时器82
　　4.16.4 可编程GPIO唤醒功能83
　　4.16.5 看门狗84
　　4.16.6 看门狗及各唤醒功能接口程序设计84
　　4.16.7 复位86
　　4.16.7.1 上电复位86
　　4.16.7.2 看门狗复位86
　　4.16.7.3 复位后程序地址86
　　4.17 节能模式87
　　4.17.1 标准8051节能模式87
　　4.17.1.1 待机模式87
　　4.17.1.2 掉电保护模式88
　　4.17.2 附加掉电模式88
　　4.18 微控制器89
　　4.18.1 存储器结构89
　　4.18.1.1 程序/数据存储器89
　　4.18.1.2 内部数据存储器89
　　4.18.2 外部EEPROM的程序格式90
　　4.18.3 指令设置91
　　4.18.4 指令时序96
　　4.18.5 双数据指针97
　　4.18.6 特殊功能寄存器97
　　4.18.7 nRF9E5特有的SFR寄存器101
　　4.18.8 定时/计数器102
　　4.18.8.1 定时器0和1102
　　4.18.8.2 定时器速率控制106
　　4.18.8.3 定时器2107
　　4.18.9 串口110
　　4.18.9.1 工作方式0112
　　4.18.9.2 工作方式1112
　　4.18.9.3 工作方式2116
　　4.18.9.4 工作方式3117
　　4.18.9.5 多处理机通信117
　　4.19 封装外形尺寸118
　　4.20 PCB布局设计及去耦指南119
　　4.21 应用实例119
　　4.21.1 环形天线的差分连接原理图119
　　4.21.2 PCB布局设计实例——环形天线的差分连接122
　　4.21.3 单端连接的50僮杩固煜
　　4.21.4 PCB布局设计实例——单端连接的50僮杩固煜
　　4.21.5 配置成nRF905芯片126
　　4.22 nRF9E5无线收发模块126
　　4.23 nRF9E5快速开发系统127
　　4.23.1 nRF9E5快速开发系统的安装128
　　4.23.2 nRF9E5开发板的使用128
　　4.23.3 eeprom转换工具的使用129
　　4.23.4 KeilC下的ISD在线调试129
　　4.23.5 nRF9E5快速开发系统原理图132
　　4.24 nRF9E5之程序实战设计133
　　4.24.1 I/O口的使用133
　　4.24.2 A/D转换135
　　4.24.3 RTC的使用138
　　4.24.4 看门狗的使用139
　　4.24.5 掉电模式及唤醒140
　　4.24.6 外部EEPROM的读/写141
　　4.24.7 nRF9E5无线收发实验148
　　第5章 2.4 GHz单片无线收发芯片nRF24L01156
　　5.1 nRF24L01概述156
　　5.1.1 内部结构框图156
　　5.1.2 引脚及其功能157
　　5.2 主要电气特性158
　　5.3 基本功能介绍160
　　5.3.1 工作模式160
　　5.3.2 数据包处理方式161
　　5.3.2.1 ShockBurstTM模式161
　　5.3.2.2 增强型的ShockBurstTM模式161
　　5.3.3 自动应答165
　　5.3.4 自动重发功能165
　　5.3.5 用于增强型ShockBurstTM模式下的数据包识别（PID）和CRC校验165
　　5.3.6 载波检测CD166
　　5.3.7 数据通道166
　　5.4 器件配置168
　　5.4.1 SPI命令168
　　5.4.2 中断169
　　5.4.3 SPI时序169
　　5.4.4 寄存器映像地址171
　　5.4.5 与nRF24xx兼容通信时nRF24L01的寄存器配置177
　　5.4.5.1 如何配置nRF24L01从nRF2401/nRF2402/nRF24E1/nRF24E2
　　接收数据177
　　5.4.5.2 如何配置nRF24L01发射，nRF2401/nRF2402/nRF24E1/nRF24E2
　　接收数据177
　　5.5 包格式说明178
　　5.6 重要的时序数据178
　　5.7 RF信息180
　　5.7.1 天线输出180
　　5.7.2 RF输出功率调节180
　　5.8 晶体规格180
　　5.9 PCB布局设计及去耦指南182
　　5.10 典型应用原理图182
　　5.11 PCB天线输出的nRF24L01射频板布局184
　　5.12 50SMA单端天线输出的nRF24L01射频板布局184
　　5.13 nRF24L01无线收发模块184
　　5.14 超小型nRF24L01无线收发模块187
　　5.15 nRF24L01加大功率型2.4 GHz无线PA模块188
　　第6章 nRF无线教学开发实验平台
　　6.1 概述189
　　6.2 nRF905&L01QuickDev教学开发实验平台189
　　6.2.1 nRF905&L01QuickDev教学开发平台母板原理图190
　　6.2.2 nRF905无线模块原理图190
　　6.2.3 nRF24L01无线收发模块原理图193
　　6.3 51单片机在线编程软件安装及使用194
　　6.3.1 解压缩在线编程软件194
　　6.3.2 在线下载程序的使用方法及步骤195
　　6.4 无线收发实验196
　　6.4.1 2.4 GHz无线收发实验197
　　6.4.2 433MHz无线收发实验205
　　第7章 2.4 GHz单片CD音质无线SOC数字音频芯片nRF24Z1213
　　7.1 概述213
　　7.1.1 引脚定义214
　　7.1.2 引脚功能214
　　7.2 术语表216
　　7.3 结构概述217
　　7.3.1 基本工作模式218
　　7.3.2 通信和数据传输原理218
　　7.3.2.1 数据通道定义218
　　7.3.2.2 数据流和结构219
　　7.3.3 模式和接口选择220
　　7.3.4 音频发射器(ATX)221
　　7.3.4.1 I2S音频输入222
　　7.3.4.2 S/PDIF音频输入223
　　7.3.4.3 串行控制(从)接口223
　　7.3.4.4 主接口223
　　7.3.4.5 直接数据输入脚223
　　7.3.4.6 中断输出223
　　7.3.5 音频接收器(ARX)223
　　7.3.5.1 I2S音频输出224
　　7.3.5.2 S/PDIF音频输出225
　　7.3.5.3 主接口225
　　7.3.5.4 串行从接口226
　　7.3.5.5 并行口和PWM226
　　7.3.6 ATX和ARX相同部分的框图和功能226
　　7.3.6.1 晶体振荡器226
　　7.3.6.2 射频收发器226
　　7.3.6.3 QoS服务质量引擎227
　　7.3.6.4 音频压缩/解压缩227
　　7.3.6.5 电源稳压器227
　　7.3.6.6 偏压参考/复位227
　　7.4 工作概述228
　　7.4.1 上电/复位顺序228
　　7.4.2 射频链接初始化228
　　7.4.2.1 空闲状态228
　　7.4.2.2 链路查找状态229
　　7.4.2.3 同步状态229
　　7.4.3 音频通道229
　　7.4.4 控制通道230
　　7.4.5 掉电模式230
　　7.5 nRF24Z1寄存器映射231
　　7.5.1 从ATX端的寄存器访问231
　　7.5.2 从ARX端的寄存器访问234
　　7.5.3 外部EEPROM的寄存器映射234
　　7.6 数字I/O234
　　7.6.1 复位期间的数字I/O特性235
　　7.6.2 音频接口235
　　7.6.2.1 I2S音频接口235
　　7.6.2.2 S/PDIF音频接口235
　　7.6.2.3 音频接口功能236
　　7.6.2.4 ATX音频接口控制237
　　7.6.2.5 ARX音频接口控制239
　　7.6.2.6 I2S音频接口时序240
　　7.6.3 串行主接口242
　　7.6.4 控制和GPIO接口246
　　7.6.4.1 ATX接口和引脚配置246
　　7.6.4.2 SPI从接口247
　　7.6.4.3 2线从接口247
　　7.6.4.4 通用输入引脚D\[2：0\]248
　　7.6.4.5 ATX控制接口时序249
　　7.6.4.6 ARX控制接口选择250
　　7.6.4.7 ARXGPIO引脚251
　　7.6.5 数据通道时序253
　　7.6.5.1 前向数据通道：数据从ATX到ARX253
　　7.6.5.2 反向数据通道：数据从ARX到ATX254
　　7.7 服务质量引擎(QoS)和射频协议256
　　7.7.1 链路建立256
　　7.7.2 射频协议256
　　7.7.3 自适应跳频(AFH)257
　　7.7.4 链接寄存器258
　　7.7.5 射频输出功率260
　　7.8 中断261
　　7.9 复位输出262
　　7.10 掉电控制263
　　7.10.1 激活掉电模式263
　　7.10.2 从掉电模式唤醒264
　　7.10.2.1 中断唤醒264
　　7.10.2.2 定时器唤醒265
　　7.10.2.3 由自动掉电模式唤醒266
　　7.10.2.4 当唤醒时中断一个外部MCU266
　　7.10.3 nRF24Z1节电方式举例266
　　7.11 通过控制通道更新寄存器267
　　7.12 测试模式269
　　7.13 电气特性270
　　7.14 绝对最大额定值273
　　7.15 封装信息273
　　7.16 应用信息275
　　7.16.1 天线I/O275
　　7.16.2 晶体规格275
　　7.16.3 偏压参考电阻275
　　7.16.4 内部数字供电去耦275
　　7.16.5 PCB布局和去耦指南276
　　7.17 nRF24Z1基本应用设计276
　　7.17.1 nRF24Z1原理图276
　　7.17.2 nRF24Z1射频板PCB布局278
　　7.17.3 nRF24Z1材料清单280
　　7.17.3.1 ATX材料清单280
　　7.17.3.2 ARX材料清单280
　　7.18 nRF24Z1典型应用——2.4 GHz数字无线立体声音箱281
　　7.18.1 ATX音频发射器281
　　7.18.2 ARX音频接收器283
　　7.18.3 nRF24Z1的寄存器配置283
　　7.18.4 2.4 GHz数字无线音箱模块及电气特性参数286
　　7.18.5 2.4 GHz数字无线音箱的频响特性实测287
　　7.19 nRF24Z1典型应用设计——2.4 GHz数字无线立体声耳机288
　　参考文献290

　　中短距离无线技术的应用越来越广泛，《Nordic中短距离无线应用入门与实践》作为中短距离无线技术应用的入门及提高的书籍，着重介绍Nordic系列中短距离无线芯片的原理和应用，并提供了应用演示源程序，便于快速实验及测试；此外，还介绍了nRF无线教学开发实验平台；最后，以应用为背景介绍了实际的无线设计。
　　目前广大技术人员对中短距离无线技术非常感兴趣，《Nordic中短距离无线应用入门与实践》以应用为背景，以实战为基础，从基本理论到实践应用环环相扣，可以迅速了解和掌握Nordic系列中短距离无线技术的设计和应用，可作为个人、学生、无线爱好者和工程师学习无线设计的入门及提高读物，或作为高等院校的计算机、电子、自动化和无线通信等专业相关课程的教材，适用面广，实用性强。