無(wú)線光機(jī)鼠標(biāo)設(shè)計(jì)(51兼容射頻Soc nRF9E5)

1. 引言

nRF9E5是Nordic VLSI公司于2004年2月5日推出的系統(tǒng)級(jí)RF芯片，其內(nèi)置nRF905 433/868/915MHz收發(fā)器、8051兼容微控制器和4輸入10位80ksps AD轉(zhuǎn)換器，是真正的系統(tǒng)級(jí)芯片。內(nèi)置nRF905收發(fā)器與nRF905 芯片的收發(fā)器一樣，可以工作在ShockBurstTM(自動(dòng)處理前綴、地址和CRC)方式。內(nèi)置電壓調(diào)整模塊，最大限度地抑制噪音，為系統(tǒng)提供1.9V 到3.6V的工作電壓。nRF9E5符合美國(guó)通信委員會(huì)和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于nRF905功耗低，工作可靠，因此很適用于無(wú)線光機(jī)鼠標(biāo)設(shè)計(jì)。

2. nRF9E5功能介紹

2.1微控制器

nRF9E5的片內(nèi)微控制器與標(biāo)準(zhǔn)51兼容。指令時(shí)序與標(biāo)準(zhǔn)51稍有區(qū)別，典型的區(qū)別是nRF9E5的片內(nèi)微控制器的指令周期為4到20個(gè)指令周期。中斷控制器支持5個(gè)擴(kuò)展的中斷源：ADC中斷、SPI中斷、RADIO1中斷、RADIO2中斷和喚醒定時(shí)器中斷。片內(nèi)控制器還有3個(gè)與8052相同的定時(shí)器。一個(gè)和8051相同的串口，可以用定時(shí)器1和定時(shí)器2來(lái)作為異步通信的波特率產(chǎn)生器。此外，還擴(kuò)展了兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，以方便于從XRAM區(qū)讀取數(shù)據(jù)。

微處理器中有256字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM和512字節(jié)的ROM。上電復(fù)位或軟件復(fù)位后，處理器自動(dòng)執(zhí)行ROM中的引導(dǎo)區(qū)中的代碼。用戶(hù)程序通常是在引導(dǎo)區(qū)的引導(dǎo)下，從EEPROM加載到1個(gè)4K的RAM中，這個(gè)4K的RAM也可作存儲(chǔ)數(shù)據(jù)用。如果應(yīng)用當(dāng)中不用掩膜ROM（也即內(nèi)含的ROM），程序代碼必須從外部非易失性存儲(chǔ)器中加載，比較常見(jiàn)的是通過(guò)SPI接口擴(kuò)展型號(hào)為25320的EEPROM。

nRF9E5的大部分寄存器和標(biāo)準(zhǔn)8051相同，只是為了控制一些8051沒(méi)有的功能，增加了一些特殊功能寄存器，如RADIO(P2)、 ADCCON、ADCDATAH、ADCDATAL、ADCSTATIC、PWMCON、PWMDUTY等。nRF9E5中的P0、P1和P2口寄存器地址和標(biāo)準(zhǔn)8051中的相同，都是0x80，0x90，0xA0，但功能和標(biāo)準(zhǔn)8051中的有所不同。

圖1 nRF9E5功能圖[1]

2.2 PWM

nRF9E5內(nèi)有一個(gè)可編程控制的PWM(脈寬調(diào)制)輸出，使用時(shí)，通過(guò)程序改變P0.7的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，并可編程決定PWM工作于6位、7位或8位。PWM的頻率與晶振有關(guān)，可編程控制。

2.3 SPI接口

SPI(串行外設(shè)接口)的接口引腳有MISO(接收EEPROM的SDO送來(lái)的數(shù)據(jù))、SCK(給EEPROM的SCK提供時(shí)鐘信號(hào))、MOSI (送數(shù)據(jù)到EEPROM的SDI)、EECSN(給EEPROM的CSN送使能信號(hào))。SPI口的MISO、SCK和MOSI與P1口的低3位重用，通過(guò)寄存器SPI_CTRL控制來(lái)控制功能間的撤換。SPI硬件不產(chǎn)生任何片選信號(hào)，可以用GPIO口來(lái)進(jìn)行片選。通常，系統(tǒng)上電時(shí)，SPI自動(dòng)和片外的 25320相連，當(dāng)程序加載完成后，MISO(P1.2)、MOSI(P1.0)和SCK(P1.0)可能會(huì)用作其它用途，比如其它的SPI器件或 GPIO。

2.4 LF時(shí)鐘，RTC喚醒定時(shí)器，GPIO喚醒和WTD

nRF9E5內(nèi)有一個(gè)低頻的時(shí)鐘CKLF，該時(shí)鐘常開(kāi)。當(dāng)晶振開(kāi)始工作后，CKLF頻率為4kHz；晶振不工作時(shí)，CKLF是一個(gè)低功耗RC晶振并且不能禁能，只要VDD 1.8V，其連續(xù)工作。RTC喚醒定時(shí)器、WTD(看門(mén)狗)和GPIO喚醒全都工作在CKLF頻率，以保證芯片低功耗工作時(shí)能夠完成這三個(gè)功能。

　　RTC喚醒定時(shí)器是個(gè)24位可編程控制的遞減計(jì)數(shù)器，WTD則是個(gè)16位可編程控制的遞減計(jì)數(shù)器。RTC喚醒定時(shí)器和WTD的循環(huán)周期一般在300us和80ms之間，默認(rèn)為1ms。