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nrf24中文数据手册.pdf
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2023-01-31
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本文介绍了一款名为Si24R1的超低功耗高性能2.4GHz GFSK无线收发器芯片。该芯片工作在2.4GHz ISM频段,支持GFSK/FSK调制方式,数据速率可达2Mbps/1Mbps/250Kbps。此外,该芯片具有超低关断功耗和待机功耗,分别为1uA和15uA,接收灵敏度为-83dBm @2MHz,最高发射功率为7dBm。同时,该芯片还内部集成了高PSRR LD。
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Si24R1
1 / 33
Rev1.0 2021/12/02
超低功耗高性能 2.4GHz GFSK 无线收发器芯片
主要特性
◼ 工作在 2.4GHz ISM 频段
◼ 调制方式:GFSK/FSK
◼ 数据速率:2Mbps/1Mbps/250Kbps
◼ 超低关断功耗:1uA
◼ 超低待机功耗:15uA
◼ 接收灵敏度:-83dBm @2MHz
◼ 最高发射功率:7dBm
◼ 接收电流(2Mbps): 15mA
◼ 发射电流(2Mbps): 12mA(0dBm)
◼ 内部集成高 PSRR LDO
◼ 宽电源电压范围:1.9-3.6V
◼ 宽数字 I/O 电压范围:1.9-5.25V
◼ 快速启动时间: ≤ 130uS
◼ 最高 10MHz 四线 SPI 接口
◼ 内部集成智能 ARQ 基带协议引擎
◼ 收发数据硬件中断输出
◼ 支持 1bit RSSI 输出
◼ 低成本晶振:16MHz±60ppm
◼ 极少外围器件,降低系统应用成本
◼ QFN20 封装或 COB 封装
应用范围
◆ 无线鼠标、键盘
◆ 无线遥控、体感设备
◆ 有源 RFID、NFC
◆ 智能电网、智能家居
◆ 无线音频
◆ 无线数据传输模块
◆ 低功耗自组网无线传感网节点
封装图
VDD_PA
RFP
RFN
VSS
VCCCE
CSN
SCK
MOSI
MISO
1 2 3 4 5
15
14
13
12 11
VSS
VDD_D
VCC
VSS
IREF XI
XO
VSS
VCC
IRQ
10
9
8
7
6
16
17
18
19
20
Si24R1
QFN20 4× 4
结构框图
PA
LNA
RF PLL
GFSK/FSK
Modulator
TX FIFOs
ARQ
Engine
SPI
Regs
Map
CSN
SCK
MOSI
MISO
RFP
RFN
Transmitter
Receiver
Power
Management
GFSK/FSK
Demodulator
RX FIFOs
IRQ
CE

Si24R1
2 / 33
Rev1.0 2021/12/02
术语缩写
术语
描述
中文描述
ARQ
Auto Repeat-reQuest
自动重传请求
ART
Auto ReTransmission
自动重发
ARD
Auto Retransmission Delay
自动重传延迟
BER
Bit Error Rate
误码率
CE
Chip Enable
芯片使能
CRC
Cyclic Redundancy Check
循环冗余校验
CSN
Chip Select
片选
DPL
Dynamic Payload Length
动态载波长度
GFSK
Gaussian Frequency Shift Keying
高斯频移键控
IRQ
Interrupt Request
中断请求
ISM
Industrial-Scientific-Medical
工业-科学-医学
LSB
Least Significant Bit
最低有效位
Mbps
Megabit per second
兆位每秒
MCU
Micro Controller Unit
微控制器
MHz
Mega Hertz
兆赫兹
MISO
Master In Slave Out
主机输入从机输出
MOSI
Master Out Slave In
主机输出从机输入
MSB
Most Significant Bit
最高有效位
PA
Power Amplifier
功率放大器
PID
Packet Identity
数据包识别位
PLD
Payload
载波
RX
RX
接收端
TX
TX
发射端
PWR_DWN
Power Down
掉电
PWR_UP
Power UP
上电
RF_CH
Radio Frequency Channel
射频通道
RSSI
Received Signal Strength Indicator
信号强度指示器
RX
Receiver
接收机
RX_DR
Receive Data Ready
接收数据准备就绪
SCK
SPI Clock
SPI 时钟
SPI
Serial Peripheral Interface
串行外设接口
TX
Transmitter
发射机
TX_DS
Transmit Data Sent
已发数据
XTAL
Crystal
晶体振荡器

Si24R1
3 / 33
Rev1.0 2021/12/02
目 录
1 简介 .................................................................................................................................................................. 4
2 引脚信息 .......................................................................................................................................................... 5
3 工作模式 .......................................................................................................................................................... 6
3.1 状态转换图 ............................................................................................................................................................ 6
3.1.1 Shutdown 工作模式 ....................................................................................................................................... 7
3.1.2 Standby 工作模式 .......................................................................................................................................... 7
3.1.3 Idle-TX 工作模式 ........................................................................................................................................... 7
3.1.4 TX 工作模式 .................................................................................................................................................. 7
3.1.5 RX 工作模式 ................................................................................................................................................. 7
4 数据包处理协议............................................................................................................................................... 9
4.1 ARQ 包格式 ........................................................................................................................................................... 9
4.2 ARQ 通信模式 ..................................................................................................................................................... 10
4.2.1 ACK 模式 ..................................................................................................................................................... 10
4.2.2 NO ACK 模式 .............................................................................................................................................. 12
4.2.3 动态 PAYLOAD 长度与静态 PAYLOAD 长度 ......................................................................................... 12
4.2.4 多管道通信 ................................................................................................................................................. 12
5 SPI 数据与控制接口 ..................................................................................................................................... 14
5.1 SPI 命令 ............................................................................................................................................................... 14
5.2 SPI 时序 ............................................................................................................................................................... 15
6 寄存器映射表................................................................................................................................................. 16
7 主要参数指标................................................................................................................................................. 22
7.1 极限参数 ............................................................................................................................................................. 22
7.2 电气指标 ............................................................................................................................................................. 22
8 封装 ................................................................................................................................................................ 24
9 典型应用原理图............................................................................................................................................. 26
9.1 典型应用原理图 ................................................................................................................................................. 26
9.2 PCB 布线 ............................................................................................................................................................. 27
10 版本信息 ........................................................................................................................................................ 29
11 订单信息 ....................................................................................................................................................... 30
12 技术支持与联系方式 ................................................................................................................................... 31
附: 典型配置方案............................................................................................................................................. 32

Si24R1
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Rev1.0 2021/12/02
1 简介
Si24R1 是一颗工作在 2.4GHz ISM 频段,专为低功耗无线场合设计,集成嵌入式
ARQ 基带协议引擎的无线收发器芯片。工作频率范围为 2400MHz-2525MHz,共有 126
个 1MHz 带宽的信道。内部集成高 PSRR 的 LDO 电源,保证 1.9-3.6V 宽电源范围内稳定
工作。
Si24R1 采用 GFSK/FSK 数字调制与解调技术。数据传输速率可以调节,支持
2Mbps,1Mbps,250Kbps 三种数据速率。高的数据速率可以在更短的时间完成同样的数据
收发,因此可以具有更低的功耗。芯片输出功率可调节,根据实际应用场合配置相应适
合的输出功率,节省系统的功耗。
Si24R1 针对低功耗应用场合进行了特别优化,在关断模式下,所有寄存器值与 FIFO
值保持不变,关断电流为 1uA;在待机模式下,时钟保持工作,电流为 15uA,并且可
以在最长 130uS 时间内开始数据的收发。
Si24R1 操作简便, 只需要 MCU 通过 SPI 接口对芯片少数几个寄存器配置即可以
实现数据的收发通信。嵌入式 ARQ 基带引擎基于包通信原理,支持多种通信模式,可
以手动或全自动 ARQ 协议操作。内部集成收发 FIFO,保证芯片与 MCU 数据连续传输,
增强型 ARQ 基带协议引擎能处理所有高速操作,大大降低 MCU 的系统消耗。
Si24R1 具有非常低的系统应用成本,只需要一个 MCU 和少量外围无源器件即可以
组成一个无线数据收发系统。数字 I/O 兼容 2.5V/3.3V/5V 等多种标准 I/O 电压,可以与
各种 MCU 端口直接连接。
PA
LNA
RF PLL
GFSK/FSK
Modulator
TX FIFOs
ARQ
Engine
SPI
Regs
Map
CSN
SCK
MOSI
MISO
RFP
RFN
Transmitter
Receiver
Power
Manageme
nt
GFSK/FSK
Demodulator
RX FIFOs
IRQ
CE
图 1-1 芯片结构框图

Si24R1
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Rev1.0 2021/12/02
2 引脚信息
VDD_PA
RFP
RFN
VSS
VCCCE
CSN
SCK
MOSI
MISO
1 2 3 4 5
15
14
13
12 11
VSS
VDD_D
VCC
VSS
IREF XI
XO
VSS
VCC
IRQ
10
9
8
7
6
16
17
18
19
20
Si24R1
QFN20 4× 4
图 2-1 Si24R1 引脚信息图(QFN20 4×4 封装)
表 2.1 引脚功能描述
端口
端口名称
端口类型
功能描述
1
CE
DI
芯片开启信号,激活 RX 或 TX 模式
2
CSN
DI
SPI 片选信号
3
SCK
DI
SPI 时钟信号
4
MOSI
DI
SPI 输入信号
5
MISO
DO
SPI 输出信号
6
IRQ
DO
可屏蔽中断信号,低电平有效
7,15,
18
VCC
Power
电源(+1.9 ~ +3.6V,DC)
8,14,
17,20
VSS
Power
地(0V)
9
XO
AO
晶体振荡器输出引脚
10
XI
AI
晶体振荡器输入引脚
11
VDD_PA
Power
给内置 PA 供电的电源输出引脚(+1.8V)
12
RFP
RF
天线接口 1
13
RFN
RF
天线接口 2
16
IREF
AI
基准电流
19
VDD_D
PO
内部数字电路电源,须接去耦电容
Die exposed
Power
地(0V),推荐与 PCB 大面积地相连
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