藍牙無線電調制解調器Siw1701原理與應用
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摘要：Siw1701無線電調制解調器是用來解決藍牙無線通信用的單片集成電路。芯片內部包含一個2.4GHz無線電收發(fā)器、GFSK調制解調器和數(shù)字控制功能電路。Siw1701可與Siw1750/1760鏈接控制或者其它微控制器組合，構成藍牙無線通信產品。
1 SiW1701簡介
SiW1701無線電調制解調器是Silicon Wave's Odyssey公司推出的用來解決藍牙無線通信用的IC，頻率范圍2400～2800MHz，接收機靈敏度-80～85dBm，射頻輸出發(fā)射功率-4～+4dBm，睡眠模式電流消耗7～90μA。SiW1701完全符合藍牙1.1規(guī)格，適合2級或3級發(fā)射功率分類，或者有外部電路的一級功率分類。直接轉換的無線電結構與集成的VCO和頻率合成器只需要很少外部組件。集成的模擬/數(shù)字轉換電路轉換在無線電和GFSK調制解器之間I/O信號。完整的GFSK調制解調器包含數(shù)字調制器。信道時限校正和比特限制器。集成的0dBm發(fā)射激勵器（末級前置放大器），有8個輸出功率等級控制。通過數(shù)字接口可與藍牙控制器Ics直接接口。對功耗進行了優(yōu)化設計，睡眠模式電流消耗7～90μA。工作溫度-40～+85℃。
圖1 SiW1701內部結構方框圖
SiW1701無線電解調器適合所有需要一個無線電連接的應用。它是應用了藍牙無線技術、低功率和高性價比的方案?？?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/應用">應用于手持移動電話及其附件、辦公電腦、筆記本電腦和打印機、PDAs（個人數(shù)字助理）、個人備忘記事本和移媒體設備、數(shù)字相機和游戲手柄，遙控車鎖等。
2 SiW1701內部結構與工作原理
SiW1701采用MLF-48封裝，內部結解調器內，為了轉換到一個外部設備，使用數(shù)據(jù)檢測和定時恢復回路來轉換數(shù)據(jù)。發(fā)射進程控制恰好以相反的順序進行。數(shù)據(jù)控制功能和一個編程接口，允許無線電調制解調器控制和一個柔性的接口一起，連接到外置藍牙鏈接控制器芯片上。為了有效地進行功率控制，此無線電的每個部分都可在不用時被關閉。主時鐘基準和低功率時鐘用來提供時鐘信號到外部設備和SiW1701。發(fā)射的信號是被GFSK調制過的數(shù)據(jù)，在芯片產生一個+4dBm的無線電輸出，并允許提供給外置放大器一個功率控制信號。
（1）無線電接口
無線電接口允許通過一個外部線路與發(fā)射和接收藍牙無線電信號的天線連接；可以使用外部發(fā)射/接收轉換和功率放大器的控制信號；需要外部阻抗匹配和不平衡變壓器回路完成接到天線的接口。信號描述如表1所列。
表1 信號描述
| 引 腳 | 名 稱 | 說 明 |
| 4 | RF_OU | 發(fā)射器射頻輸出 |
| 3 | RF_IN | 射頻輸入到接收器 |
| 7 | IDAC | 外部功率放大器的功率控制，此輸出提供個可變的電流源，可用來控制外部功率放大器 |
| 33 | TX-RX-SWTTCH | 輸出信號指示無線電的電流等級。極性可以編程。默認設置：高電平時不射模式，低電平時發(fā)射模式 |
（2）調制解調器接口
調制解調器接口在SiW1701和外部控制器IC之間傳輸藍牙數(shù)據(jù)。SiW1701上的可編程接口可以被設置成多種操作模式。接口的編程是通過內置寄存器實現(xiàn)的。調制調解器接口信號說明如表2所列。
（3）時鐘信號
32MHz時鐘用來作為射頻電路的基準，也為大部分內部數(shù)字電路提供時鐘信號和為外部處理器提供定時信號，說明如表3所列。
表2 調制調解器接口信號說明
| 引 腳 | 名 稱 | 方 向 | 說 明 |
| 23 | TX_DATA | I | 發(fā)射數(shù)據(jù) |
| 24 | RX_TX_DATA | I/O | 接收數(shù)據(jù)或進發(fā)射數(shù)據(jù)（當設置為雙向I/O時） |
| 22 | CD_TXEN | I/O | 具有載波檢波和發(fā)射啟動雙重功能。此雙向信號可以通過內置寄存器激活。在發(fā)射期間，此引腳可以用來作為一個輸入信號指示正確的發(fā)射數(shù)據(jù)（TXEN）；在接收期間，此引腳可以用來作為輸出信號指示載波檢波（CD） |
| 28 | RX_CLK | O | 接收時鐘輸出，為藍牙分組數(shù)據(jù)恢復時的1MHz定時?？砂葱枰馆敵?/TD> |
| 20 | ENABLE_RM | I | 使能SiW170lg工作 |
| 21 | HOP_STRB | I | 由鏈路控制器產生的俁，用來指示TX或RX上升沿的開始 |
| 27 | BB_CLK | O | 時鐘輸出，輸出到基帶回路。時鐘頻率可編程為32MHz輸入時鐘的1/1、1/2、1/3或1/4 |
| 32 | REXET_N | I | 僅用于數(shù)字電路復位。狀態(tài)機構和內置寄存器復位到默認狀態(tài)。此信號應具有10μs的最小脈沖寬度。注意：當RESET_RM被激活時，BB_CLK將被禁止 |
| 17 | PROTOCOL | I | 設置接口協(xié)議，“0”標準模式 |
表3時鐘信號
| 引 腳 | 名 稱 | 方 向 | 說 明 |
| 1 | XTAL-P/CLK | I | 系統(tǒng)時鐘晶體振蕩器正輸入或者基準時鐘輸入 |
| 48 | XTAL-N | I | 系統(tǒng)時鐘晶體振蕩器負輸入，或者基準時鐘輸入時，此引腳端不連接 |
| 27 | BB_CLK | O | 時鐘輸出，輸出到基帶電路?？梢蕴峁?個時鐘頻率：12、13、16、32MHz |
（4）串行編程接口
通過串行編程接口（SPI）來訪問SiW1701IC的內部寄存器。SPI是一個可以由時鐘控制加速到4MHz的同步串行接口。SPI通信使用4種信號，見表4所列。
表4 SPI可編程接口
| 引 腳 | 名 稱 | 方 向 | 說 明 |
| 26 | SPI_RXD | I | SPI接收端口，寫/輸入 |
| 30 | SPI_TXD | O | SPI發(fā)射端口，讀/輸出 |
| 31 | SPI_CLK | I | SPI總線的同步數(shù)據(jù)發(fā)射使用的時鐘輸入 |
| 29 | SPI_SS | I | 從屬選擇輸入。選擇SiW1502IC作為一個發(fā)射的目標 |
（5）其它I/O
表5中的引腳由無線電調制解調器的各種模擬和數(shù)據(jù)電路使用。
表5 其它I/O
| 引 腳 | 名 稱 | 方 向 | 描 述 |
| 41 | VREFP_CAP | I | 內置A/D轉換器基準電壓的退耦電容。建議值=100nF |
| 42 | VREFM_CAP | I | 內置A/D轉換器基準電壓的退耦電容。建議值=100nF |
| 43 | VC_CAP | I | 內置A/D轉換所依據(jù)的電壓的退耦電容。建議值=100nF |
| 44 | VTUNE | I | VCO調諧控制輸入 |
| 16 | CHRG_PUMP | I | PLL充電泵輸出，到外部環(huán)路濾波器電路 |
表6 電源和接地引腳
| 引 腳 | 名 稱 | 方 向 | 說 明 |
| 6 | VCC | I | 模擬3V電源輸入 |
| 36 | VBATT_DIG | I | 數(shù)字3V電源輸入 |
| 8 | VBATT_ANA | I | 用來提供芯片內低功率調節(jié)器電源 |
| 9 | VCC_OUT | O | 芯片內低功率穩(wěn)定器的輸出（模擬部分） |
| 35 | VBB_OUT | O | 芯片內低功率穩(wěn)定器的輸出（數(shù)字部分） |
| 25 | VDD_IO | I | 電源電壓到芯片接口 |
| 5,14,37 | GND | I | 接地引腳（總共3個）。另外，在插件的中心有一個可提供更好的 |
| 10 | REG_BYPASS | O | 接電源旁路電容 |
| 19 | ENABLE_MOSFET | O | 控制外部的電源電壓開關 |
（6）電源和接地
SiW1701的數(shù)字和模擬電路建議使用單獨的3V電源。電源和接地引腳如表6所列。另外，芯片的中心有一個可提供更好接地功能的接地腳。
圖3 SiW1701應用電路
3 應用電路設計
操作中，需要SiW1701芯片的無線電和調制解調器接口、串行編程接口（SPI）和2個時鐘輸入。無線接口允許通過一個外部電路與發(fā)射和接收藍牙無線電信號的天線連接；可以使用外部發(fā)射/接收轉換和功率放大器的控制信號；需要外部阻抗匹配和不平衡變壓器回路來完成接到天線的接口。調制解調器接口在SiW1701和基帶控制器芯片之間傳輸外部控制的藍牙數(shù)據(jù)。SiW1701上的可編程接口可以根據(jù)需要設備成多種操作模式。接口的編程是通過內置寄存器來實現(xiàn)的。32MHz時鐘是作為射頻電路時鐘基準，為大部分內部數(shù)字電路提供時鐘信號，也為外部處理器提供定時信號。串行編程接口用來訪問SiW1701芯片的內部寄存器。SPI是一個可以由時鐘控制加速到4MHz的同步串行接口。SPI通信使用4種信號。SPI_SS，低電平有效，它改變SiW1701選擇。注意在每次數(shù)據(jù)發(fā)射后，不必終止串行時鐘。此接口的方框圖如圖2所示。SiW1701應用電路如圖3所示。
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