標(biāo)題: HW3000射頻芯片應(yīng)用筆記(編程配置與原理圖PCB設(shè)計(jì)教程) [打印本頁(yè)]
作者: 魚(yú)兒樂(lè)    時(shí)間: 2018-8-30 08:39
標(biāo)題: HW3000射頻芯片應(yīng)用筆記(編程配置與原理圖PCB設(shè)計(jì)教程)
HW3000射頻芯片資料

目錄
內(nèi)容目錄
第 1 章 原理圖參考設(shè)計(jì)4
11 兩種結(jié)構(gòu)電路的原理圖 4
12 兩種結(jié)構(gòu)電路外圍元件 BOM5
13 不同頻率下的射頻元件 BOM6
第 2 章 PCB 參考設(shè)計(jì) 7
第 3 章 制版工藝9
第 4 章 性能測(cè)試10
41 功率測(cè)試10
42 靈敏度測(cè)試 10
圖目錄
圖 1-1 Direct Tie 結(jié)構(gòu) SCH 4
圖 1-2 Split TX/RX 結(jié)構(gòu) SCH 4
圖 2-1 L 形 Direct Tie 結(jié)構(gòu) PCB 7
圖 2-2 一字形 Direct Tie 結(jié)構(gòu) PCB8
圖 2-3 一字形 Split TX/RX 結(jié)構(gòu) PCB8
表目錄
表 1-1 兩種結(jié)構(gòu)電路外圍元件 BOM 5
表 1-2 不同頻率下的射頻元件 BOM 6
表 1-3 不同頻率下 L4 的微調(diào)值6
表 3-1 PCB 制版工藝參數(shù) 9
表 4-1 不同頻率下兩種結(jié)構(gòu)的最大發(fā)射功率10
表 4-2 不同頻率下 Direct Tie 結(jié)構(gòu)的接收靈敏度 10
表 4-3 不同頻率下 Split TX/RX 結(jié)構(gòu)的接收靈敏度 11

第 1 章 原理圖參考設(shè)計(jì)
1.1 兩種結(jié)構(gòu)電路的原理圖
HW3000 EVB 原理圖參考設(shè)計(jì)有兩個(gè)方案，圖 1-1 采用的是 Direct Tie 結(jié)構(gòu)，收發(fā)射頻匹配網(wǎng)絡(luò)之間直連，其優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單。圖 1-2 采用的是 Split TX/RX 結(jié)構(gòu)，收發(fā)射頻匹配網(wǎng)絡(luò)和射頻開(kāi)關(guān)芯片連接，通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)切換收發(fā)模式，其優(yōu)點(diǎn)是性能較好，但增加了元器件，成本稍高。



這兩種結(jié)構(gòu)的共同電路包括：晶體振蕩電路、TX/RX 匹配網(wǎng)絡(luò)、低通濾波器和電源濾波電路。
Direct Tie 結(jié)構(gòu)與 Split TX/RX 結(jié)構(gòu)的最大不同之處在于，去除了射頻開(kāi)關(guān)電路，減少了電路的復(fù)雜度。
振蕩電路支持 20MHz、26MHz 無(wú)源晶體，C1、C2 是晶體負(fù)載電容，其參數(shù)將影響晶體振蕩頻率，請(qǐng)參考晶體具體規(guī)格來(lái)選擇。根據(jù)應(yīng)用需求的不同，推薦用戶(hù)選擇頻率穩(wěn)定度≥±10ppm 的晶振。選取原則如下：無(wú)源晶體精度越高，無(wú)線(xiàn)設(shè)備之間載波頻偏將越小，遠(yuǎn)距離通信成功率將顯著提高。因此遠(yuǎn)距離應(yīng)用請(qǐng)盡量選用高精度無(wú)源晶體。
射頻網(wǎng)絡(luò)包括阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)（Matching Network）和低通濾波器（Low Pass Filter）兩部分。
其中低通濾波器是發(fā)射（TX）和接收（RX）共用，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)則分成 TX 和 RX 兩部分。對(duì)于Direct Tie 結(jié)構(gòu)，TX 和 RX 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)直接通過(guò) C15 電容連接。而對(duì)于 Split TX/RX 結(jié)構(gòu)，TX 和RX 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)與射頻開(kāi)關(guān)芯片的兩個(gè)端子連接，第三端和低通濾波器網(wǎng)絡(luò)相連。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)射頻收發(fā)器芯片內(nèi)部阻抗到外圍 50 歐姆阻抗的變換。低通濾波器采用 LC 低通濾波電路，用于濾除有用信號(hào)以外的高頻干擾雜波。射頻網(wǎng)絡(luò)的元件選型對(duì)通信將產(chǎn)生很大影響，推薦選用高頻器件。需要注意的是，不同收發(fā)頻率下的射頻網(wǎng)絡(luò)元件的取值是不同的（具體參考表 1-2）。外圍電源濾波電路均為 HW3000 射頻收發(fā)器芯片電源的濾波，不同大小值的電容用于濾除電源上不同頻率的干擾雜波，以保證芯片能夠穩(wěn)定的工作。
1.2 兩種結(jié)構(gòu)電路外圍元件BOM
兩種結(jié)構(gòu) EVB 板的外圍元件基本相同，下面給出外圍元件的 BOM。

1.3 不同頻率下的射頻元件BOM
由于 HW3000 支持多個(gè)頻率，不同頻率下的射頻元件（包括低通濾波網(wǎng)絡(luò)元件和匹配網(wǎng)絡(luò)元件）的值是不相同的。下面給出不同頻率下的射頻元件 BOM。




注：L4 的取值，會(huì)因?yàn)?PCB 布局布線(xiàn)的影響，其最佳值會(huì)發(fā)生變化，可以根據(jù)情況細(xì)微調(diào)整，推薦的 L4 調(diào)整值列表如下：


一般情況下，對(duì)于射頻元件比較緊湊的 L 形布局（如圖 2-1 的布局方式），建議按照 L4 取值（第一列）。相對(duì)比較分散的一字形布局（如圖 2-2 和圖 2-3 的布局方式），建議取值為 L4*（第二列）。

第 2 章 PCB參考設(shè)計(jì)
PCB 設(shè)計(jì)采用低成本雙面板即可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，下面給出兩類(lèi)不同類(lèi)型的 PCB 布局參考設(shè)計(jì)。對(duì)于 PCB 空間比較緊張的情況，射頻元件可以采用 L 形布局，如圖 2-1 的 L 形 Direct Tie 結(jié)構(gòu)。對(duì)于 PCB 空間比較充足的應(yīng)用，射頻元件可以采用一字形布局，如圖 2-2 的一字形 Direct Tie 結(jié)構(gòu)和
2-3 的一字形 Split TX/RX 結(jié)構(gòu)。PCB 設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)如下：
所有元器件均布局在雙面板正面，背面盡量提供完整的參考地平面；射頻走線(xiàn)應(yīng)盡可能短；
兩個(gè)電感互連推薦采用 L 形布局，減小互感；其它的射頻元件，最優(yōu)采用一字形布局，次優(yōu)采用 L 形布局，不推薦 U 形或者 Z 形布局。
L5 連接芯片管腳 RFP、RFN 的走線(xiàn)是差分線(xiàn)，請(qǐng)盡量平行、等長(zhǎng)布線(xiàn)，以保證差分性能；
所有射頻電路應(yīng)該“包地”，接地鋪銅要通過(guò)盡量多的過(guò)孔與底層參考地平面連接，以降低接地阻抗；
數(shù)字電路和晶振電路請(qǐng)盡量遠(yuǎn)離射頻前端電路；
若電源與數(shù)字部分需走背面，需盡量減小分割地平面，并且盡量遠(yuǎn)離射頻前端；
去耦電容需要盡可能靠近芯片電源管腳，以獲得更好的濾波效果。
射頻走線(xiàn)寬度和鋪銅間距，可參考第 3 章《制版工藝》。
下面給出三種 PCB 參考設(shè)計(jì)，一種 L 形布局，兩種一字形布局。


第 3 章 制版工藝
由于高頻信號(hào)的存在，在 RF PCB 制版過(guò)程中需要考慮 PCB 工廠的阻抗控制參數(shù)。下面給出
的是本參考設(shè)計(jì)的制版工藝參數(shù)。

注：為保證射頻走線(xiàn)為 50 歐姆，可以根據(jù)不同板厚，按照如下參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。以下結(jié)果為 Si9000仿真值，僅供參考。仿真假設(shè) FR4 的介電常數(shù)為 4.3、綠油介電常數(shù)為 4.2，這些參數(shù)對(duì)仿真結(jié)果影響較大，具體參數(shù)請(qǐng)與 PCB 廠家確認(rèn)后自行仿真。如果需要更加準(zhǔn)確的結(jié)果，則需要 PCB 廠家進(jìn)行阻抗控制。（1）若射頻走線(xiàn)采用 20mil 線(xiàn)寬：板厚為 1.0mm 時(shí)，接地鋪銅與走線(xiàn)間距為 5.3mil板厚為 1.2mm 時(shí)，接地鋪銅與走線(xiàn)間距為 5.1mil板厚為 1.6mm 時(shí)，接地鋪銅與走線(xiàn)間距為 5mil（3）若射頻走線(xiàn)采用 25mil 線(xiàn)寬：板厚為 1.0mm 時(shí)，接地鋪銅與走線(xiàn)間距為 6.3mil板厚為 1.2mm 時(shí)，接地鋪銅與走線(xiàn)間距為 6mil板厚為 1.6mm 時(shí)，接地鋪銅與走線(xiàn)間距為 5.7mil（3）若射頻走線(xiàn)采用 30mil 線(xiàn)寬：板厚為 1.0mm 時(shí)，接地鋪銅與走線(xiàn)間距為 7.6mil板厚為 1.2mm 時(shí)，接地鋪銅與走線(xiàn)間距為 7.1mil板厚為 1.6mm 時(shí)，接地鋪銅與走線(xiàn)間距為 6.6mil

第 4 章 性能測(cè)試下面以一字形布局的 HW3000 EVB 模塊為例，給出實(shí)際性能測(cè)試結(jié)果。
4.1 功率測(cè)試測(cè)試儀器：信號(hào)分析儀 EXA Signal Analyzer N9010A （10Hz-7GHz）測(cè)試條件：SPAN=10MHz、RBW=1MHz、VBW=10MHz下表是兩種結(jié)
構(gòu)在不同頻率下的最大發(fā)射功率（典型值）。


4.2 靈敏度測(cè)試
測(cè)試儀器：矢量信號(hào)發(fā)生器 MXG Vector Signal Generator N5182A（100KHz-3GHz）
測(cè)試數(shù)據(jù)包格式：數(shù)據(jù)包的幀格式為增強(qiáng)型幀結(jié)構(gòu)，具體格式如表 4-3 所示。

測(cè)試方法：通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的輸出功率�？刂瓢逋ㄟ^(guò)外部觸發(fā)接口，控制每次發(fā)送 100 個(gè)數(shù)據(jù)包。接收板能接收到的數(shù)據(jù)包（>90 個(gè)包）時(shí)，記錄信號(hào)發(fā)生器的輸出功率最小值，即為接收靈敏度。下面兩個(gè)表格，分別是兩種結(jié)構(gòu)，在不同頻率、不同速率下的接收靈敏度。

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第 1 章 編程說(shuō)明4
11 工作模式4
12 初始化4
13 數(shù)據(jù)包收發(fā) 4
131 增強(qiáng)型幀結(jié)構(gòu)模式 4
132 直接 FIFO 幀結(jié)構(gòu)模式8
14 ACK 功能應(yīng)用12
15 單載波發(fā)送 CW 模式 14
16 直接收發(fā) DIRECT 模式 14
第 2 章 寄存器初始化15
21 12kbps 速率配置 15
22 10kbps 速率配置 16
23 50kbps 速率配置 17
24 100kbps 速率配置 18
25 頻段設(shè)置說(shuō)明19
26 26MHz 晶振使用說(shuō)明 20
第 3 章 RF 測(cè)試說(shuō)明 21
31 PA 功率21
32 RSSI 22
第 4 章 芯片故障分析23
第 5 章 常見(jiàn)問(wèn)題24

第 1 章 編程說(shuō)明
1.1 工作模式
HW3000 芯片主要有 POWER DOWN、DEEP SLEEP、SLEEP、IDLE、TX、RX 六個(gè)工作模式，各個(gè)工作模式之間的切換見(jiàn)芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)的“芯片狀態(tài)控制”章節(jié)內(nèi)容。
1.2 初始化
芯片上電等待時(shí)間約 2ms
全芯片復(fù)位（0x61）
寄存器初始化配置（以下配置不分先后）
射頻前端寄存器初始化，詳見(jiàn)本文“寄存器初始化設(shè)置”章節(jié)
速率 SYMBOL_RATE 設(shè)置(0x32、0x33)，默認(rèn) 10Kbps
外部晶振參考頻率 CFG_XTCS(0x25)設(shè)置，默認(rèn)為選擇 26MHz 晶振
頻點(diǎn) RF_FREQ_BASE、CH_SPACE 設(shè)置(0x2F)
幀結(jié)構(gòu)配置 PACK_LENGTH_EN(0x02)
Preamble 長(zhǎng)度、Syncword 長(zhǎng)度、編碼方式、是否支持 FEC、是否支持白化功能等設(shè)置(0x02、0x03)
若選擇直接 FIFO 幀結(jié)構(gòu)模式，配置發(fā)送完成 LEN0_TXMODE 與接收完成模式LEN0_RXMODE(0x02)
使能通訊使用的 PIPE、設(shè)置 PIPE 地址、以及該 PIPE 是否支持 ACK 功能(0x13、0x15~0x1A)
若支持 ACK 模式，設(shè)置重發(fā)次數(shù) RE_TX_TIMES(0x45，設(shè)置值需大于‘0’ )注：直接 FIFO 幀結(jié)構(gòu)模式不支持 ACK、FEC 功能，可忽略相應(yīng)寄存器配置步驟。

1.3 數(shù)據(jù)包收發(fā)
HW3000 收發(fā)支持增強(qiáng)型與直接 FIFO 兩種幀結(jié)構(gòu)模式，可通過(guò)寄存器 PACK_LENGTH_EN
配置。
1.3.1 增強(qiáng)型幀結(jié)構(gòu)模式
增強(qiáng)型幀結(jié)構(gòu)模式需設(shè)置 PACK_LENGTH_EN 為‘1’，該模式幀結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示。



幀長(zhǎng)配置
發(fā)送端可通過(guò) AUTO_LEN_CALC(0x09)寄存器配置發(fā)送幀長(zhǎng)信息由硬件自動(dòng)生成或由軟件填寫(xiě)。若設(shè)置 AUTO_LEN_CALC 為‘1’，硬件自動(dòng)依據(jù)發(fā)送 FIFO 內(nèi)所填寫(xiě)的 PSDU 字節(jié)數(shù)加上 3（即加上信道索引、標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別號(hào)、幀頭校驗(yàn)碼所占的 3 個(gè)字節(jié)）作為發(fā)送幀的幀長(zhǎng)信息。若設(shè)置 AUTO_LEN_CALC 為‘0’，芯片在發(fā)送之前需由軟件將 PSDU 的長(zhǎng)度信息填寫(xiě)至TXPSDU_LEN(0x09)寄存器，硬件依據(jù) TXPSDU_LEN 寄存器的值加上 3（即加上信道索引、標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別號(hào)、幀頭校驗(yàn)碼所占的 3 個(gè)字節(jié)）作為發(fā)送幀的幀長(zhǎng)信息。接收端將成功接收的數(shù)據(jù)幀幀長(zhǎng)信息存放于 RX_PHR_PSDU_LEN(0x0A)寄存器。

信道索引發(fā)送端需在發(fā)送之前將信道索引填寫(xiě)至 TX_PHR_CHANNEL_INDEX(0x08)寄存器。接收端將成功接收的數(shù)據(jù)幀信道索引存放于 RX_PHR_CHANNEL_INDEX(0x0A)寄存器。

標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別號(hào)發(fā)送端需在發(fā)送之前將標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別號(hào)填寫(xiě)至 TX_PHR_STD_IDEF(0x08)寄存器。接收端將成功接收的數(shù)據(jù)幀標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別號(hào)存放于 RX_PHR_STD_IDEF(0x0B)寄存器。

幀頭校驗(yàn)發(fā)送端可通過(guò) AUTO_PHR_VERIFY(0x07)寄存器配置幀頭校驗(yàn)信息由硬件自動(dòng)生成或由軟件生成。若設(shè)置 AUTO_PHR_VERIFY 為‘1’，硬件依據(jù)發(fā)送幀長(zhǎng)、信道索引、標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別號(hào) 3 個(gè)字節(jié)自動(dòng)生成校驗(yàn)碼作為發(fā)送幀的幀頭校驗(yàn)信息。若設(shè)置 AUTO_PHR_VERIFY 為‘0’，芯片在發(fā)送之前需由軟件填寫(xiě) TX_PHR_VERIFY(0x07)寄存器，硬件依據(jù) TX_PHR_VERIFY 寄存器的填寫(xiě)值作為發(fā)送幀的幀頭校驗(yàn)。接收端將成功接收的數(shù)據(jù)幀幀頭校驗(yàn)信息存放于 RX_PHR_VERIFY(0x0B)寄存器。

物理層載荷（PSDU）PSDU 部分存放于 FIFO 中，增強(qiáng)型幀結(jié)構(gòu)模式下最大長(zhǎng)度支持 252bytes。

幀校驗(yàn)序列（FCS）發(fā)送端可通過(guò) LEN1_CRCSEL(0x02)寄存器配置幀校驗(yàn)序列由硬件自動(dòng)生成或由軟件生成。若設(shè)置 LEN1_CRCSEL 為‘0’，硬件自動(dòng)生成幀校驗(yàn)序列。若設(shè)置 LEN1_CRCSEL 為‘1’，芯片在發(fā)送之前需由軟件填寫(xiě) CRCVAL(0x12)寄存器，硬件依據(jù) CRCVAL 寄存器的填寫(xiě)值作為發(fā)送幀的幀校驗(yàn)序列。接收端將成功接收的數(shù)據(jù)幀幀校驗(yàn)序列存放于 CRCVAL 寄存器。

注：ACK 功能使能時(shí)不支持幀頭校驗(yàn)軟件生成模式與幀校驗(yàn)序列軟件生成模式。


芯片支持 FIFO 數(shù)據(jù)包重復(fù)發(fā)送功能，以滿(mǎn)足某些數(shù)據(jù)包重復(fù)發(fā)送或快速跳頻等應(yīng)用場(chǎng)合，可以有效減少主控 MCU 的軟件開(kāi)銷(xiāo)（如圖 1-3 所示）。用戶(hù)可在再次使能發(fā)送之前插入延時(shí)控制重發(fā)時(shí)間間隔或更改發(fā)送頻點(diǎn)。

1.3.2 直接FIFO幀結(jié)構(gòu)模式
直接 FIFO 幀結(jié)構(gòu)模式需設(shè)置 PACK_LENGTH_EN 為‘0’，該模式幀結(jié)構(gòu)如圖 1-4 所示。此模式不支持 ACK、硬件 CRC 校驗(yàn)與 FEC 功能。發(fā)送除 PREAMBLE 與 SFD 部分都需軟件填寫(xiě)至 FIFO 內(nèi)，填寫(xiě)內(nèi)容與順序可依據(jù)收發(fā)雙方的約定靈活設(shè)置。直接 FIFO 模式下發(fā)送可依據(jù) LEN0_TXMODE 控制位配置發(fā)送完成模式，接收可依據(jù)LEN0_RXMODE 控制位配置接收完成模式，詳見(jiàn) 0x02 寄存器相關(guān)說(shuō)明。

直接 FIFO 幀結(jié)構(gòu)模式下芯片提供接收長(zhǎng)度自動(dòng)識(shí)別功能，設(shè)置詳見(jiàn)《HW3000_Datasheet_C》

8.2 章節(jié)描述。
若收發(fā)長(zhǎng)度小于等于 256bytes，且設(shè)置 LEN0_TXMODE 及 LEN0_RXMODE 為芯片自動(dòng)識(shí)別接發(fā)長(zhǎng)度，其收發(fā)流程如圖 1-5 所示。


若收發(fā)長(zhǎng)度小于等于 256bytes，且 LEN0_RXMODE 設(shè)置為軟件設(shè)置接收長(zhǎng)度，假設(shè)收發(fā)約定FIFO 內(nèi)第一個(gè) byte 代表包長(zhǎng)度信息，其接收流程如圖 1-6 所示。接收使能之前，先設(shè)定一較小的半滿(mǎn)閾值，確保半滿(mǎn)中斷置起時(shí)可從 FIFO 內(nèi)指定位置讀取接收長(zhǎng)度，軟件獲取接收長(zhǎng)度后需配置 LEN0_PKLEN 寄存器，硬件依據(jù) LEN0_PKLEN 寄存器的設(shè)定值自動(dòng)完成接收。
建議在接收使能之前配置 LEN0_PKLEN 為一較大值，防止軟件處理過(guò)慢出現(xiàn) FIFO0_INT 誤中斷。


圖 1-6 直接 FIFO 幀結(jié)構(gòu)軟件設(shè)置包長(zhǎng)接收流程示意圖

若收發(fā)長(zhǎng)度大于 256bytes 時(shí)，軟件需依據(jù) FIFO 的半空或半滿(mǎn)中斷標(biāo)志，完成對(duì) FIFO 的寫(xiě)入與讀取操作，配合物理層硬件完成對(duì) FIFO 內(nèi)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。假設(shè)收發(fā)約定 FIFO 內(nèi)第一個(gè) byte 代表包長(zhǎng)度信息，LEN0_RXMODE 設(shè)置為接收自動(dòng)識(shí)別包長(zhǎng)信息，其收發(fā)流程如圖 1-7 所示。

PRX 在接收使能之前可設(shè)定一較小的半滿(mǎn)閾值 FULL_THRES，保證響應(yīng) HALF_FULL_INT 中斷時(shí)軟件可從 FIFO 內(nèi)即時(shí)獲取接收包長(zhǎng)信息，根據(jù)接收包長(zhǎng)信息再由軟件調(diào)整半滿(mǎn)閾值FULL_THRES 以簡(jiǎn)化接收操作流程。
注：可通過(guò) EMPTY_THRES，F(xiàn)ULL_THRES 寄存器設(shè)置半空半滿(mǎn)閾值，設(shè)置值需考慮 SPI 接口的訪(fǎng)問(wèn)速度與芯片配置的數(shù)據(jù)速率。

1.4 ACK功能應(yīng)用
ACK 應(yīng)用僅針對(duì)增強(qiáng)型幀結(jié)構(gòu)模式，功能介紹詳見(jiàn)《HW3000_Datasheet_C》第 5 章說(shuō)明，
ACK 使能情況下收發(fā)流程如圖 1-8 所示。
若使能 PIPE0 ACK 功能（P0_ACKEN = ‘1’），PTX 在接收 ACK 等待時(shí)間 AUTO_RXACK_TIME（0x45）內(nèi)沒(méi)有成功接收到 PRX 發(fā)送的 ACK 幀，PTX 將自動(dòng)重傳上一幀數(shù)據(jù)包。PTX 讀取中斷 FIFO0_INT 之后需檢查 FIFO0_MAX_RETX（0x0F）標(biāo)志位，以判斷中斷源為 PTX 接收ACK 成功或是重傳超時(shí)。
PRX 在 ACK 使能情況下接收 PHR 校驗(yàn)出錯(cuò)或 CRC 出錯(cuò)將進(jìn)入自動(dòng)重收流程，F(xiàn)IFO0_INT 中斷標(biāo)志位置起后軟件無(wú)需再檢測(cè) PRX_PHR_ERR 與 PRX_CRC_ERR 標(biāo)志位。

第 4 章 芯片故障分析
如果兩顆芯片不能進(jìn)行正常收發(fā)通訊，首先應(yīng)該將這兩顆芯片分別與已測(cè)試過(guò)的正常芯片進(jìn)行收發(fā)通訊，確定發(fā)射芯片還是接收芯片出現(xiàn)問(wèn)題。在此前提下，可參照以下內(nèi)容分析芯片發(fā)送或接收故障的原因。
檢查芯片供電是否正常
上電后芯片默認(rèn)進(jìn)入 IDLE 模式，芯片 VDR 引腳輸出電壓 1.8V 左右。
檢查晶振是否正常工作
上電后測(cè)試晶振 XTALP 或 XTALN 引腳，觀察是否有信號(hào)，信號(hào)頻率是否正確，若有異常可能
是晶振損壞或使用的起振電容不合適。
檢查 SPI 讀寫(xiě)是否正常
對(duì)寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)操作檢查 SPI 驅(qū)動(dòng)程序是否正確。如果寄存器寫(xiě)入與讀取值不一致，利用示波器抓取 SPI 讀寫(xiě)波形，檢查 SPI 四根線(xiàn)的電平是否正確，波形時(shí)序是否和產(chǎn)品手冊(cè)一致；檢查 SPI 通訊速率是否小于給定的最大通訊速率。
軟件檢查
檢查軟件對(duì) HW3000 芯片的寄存器初始化配置是否與參考代碼有差異，軟件收發(fā)流程是否與操
作例程有差異。
檢查通訊頻段有無(wú)干擾
將 Sub-1GHz 天線(xiàn)連接到頻譜儀，直接測(cè)空間輻射的信號(hào)，如在通訊頻點(diǎn)有較大空間干擾，建議避開(kāi)此頻點(diǎn)通訊。
單載波發(fā)送模式
使能單載波發(fā)送模式，觀察發(fā)射頻點(diǎn)是否鎖定，與設(shè)置值是否一致。
檢查收發(fā)頻偏
檢查兩顆芯片的收發(fā)頻偏值是否小于 30kHz(測(cè)量值頻率與理論值頻率之間的偏差)，頻偏補(bǔ)償方法詳見(jiàn) HW3000 芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)的“AFC 及晶振校準(zhǔn)功能”章節(jié)。
檢查接收本振是否鎖定
判斷接收本振是否鎖定需要使用頻譜儀觀察，設(shè)置頻譜儀 Span=250kHz，Ref
Amplitude=-50dBm。使能接收，如果接收頻點(diǎn)一直停留在接收設(shè)定頻點(diǎn)*8 位置不跳動(dòng)，就說(shuō)
明已鎖定。

晶振頻偏調(diào)整
調(diào)整晶振外接的兩個(gè)電容，如果調(diào)整以后的晶振頻率值一致性仍很差，則需要更換晶振，提高
晶振精度 ppm。

第 5 章 常見(jiàn)問(wèn)題
芯片發(fā)送或接收頻點(diǎn)為什么與設(shè)置值不一致？
頻點(diǎn)設(shè)置需在芯片發(fā)送或接收狀態(tài)有效之前完成，否則芯片內(nèi)部 PLL 將無(wú)法正確鎖定。

寫(xiě)指針在什么時(shí)候需要軟件清‘0’？
芯片內(nèi)狀態(tài)機(jī)寫(xiě) FIFO（只出現(xiàn)在 PRX 端）的指針與 SPI 寫(xiě) FIFO（只出現(xiàn)在 PTX 端）的指針復(fù)用同一個(gè)指針。PTX 與 PRX 在正常收發(fā)不切換時(shí)，硬件在合適情況下自動(dòng)清零寫(xiě)指針，無(wú)需軟件參與，但在收發(fā)角色切換（PRX 切換為 PTX）寫(xiě)指針主控權(quán)發(fā)生變化時(shí)，需要軟件參與在 SPI 寫(xiě) FIFO 前將寫(xiě)指針清‘0’。

收發(fā) ACK 使能時(shí)為什么 PTX 發(fā)送中斷正常置起而 PRX 接收無(wú)正常中斷？
ACK 使能時(shí)，PTX 發(fā)送方中斷置起分兩種情況：
1. PTX 正常收到 ACK 幀，通訊成功。
2. PTX 重傳超時(shí)，通訊不成功。
PTX 中斷置起后可以通過(guò) FIFO0_MAX_RETX 標(biāo)志位區(qū)分兩種情況。
ACK 使能時(shí)，PRX 在接收 PID 與 CRC 較上一次相同時(shí)將自動(dòng)棄包而不置起中斷。若 PTX 出現(xiàn)重傳超時(shí)，PTX 在下一次發(fā)送幀時(shí) PID 不累加。

為什么 PRX 接收 CRC 正確，但接收 FIFO 的讀取值與 PTX 發(fā)送 FIFO 內(nèi)填寫(xiě)值不一致？
1. PTX 在寫(xiě) FIFO 時(shí)有可能 SPI 受到干擾而誤寫(xiě)，按寫(xiě)入 FIFO 的值硬件自動(dòng)生成 CRC，PRX
收到誤寫(xiě)的值將出現(xiàn)上述現(xiàn)象。
2. PRX 在讀 FIFO 時(shí) SPI 受到干擾而可能造成誤讀。

為什么收發(fā)雙方 PIPE Address 配置一致時(shí)，會(huì)出現(xiàn) PRX 的 PIPE 指示位（PRX_FIFO0_PIPE）所指示的 PIPE 與發(fā)送使用的 PIPE 不一致的現(xiàn)象？
各 PIPE Address（0x14~0x1A）設(shè)置值之間的碼間距需大于接收同步字允許錯(cuò)誤個(gè)數(shù)閾值SYNC_THRES，否則接收各 PIPE 容易出現(xiàn)誤同步。


目 錄

內(nèi)容目錄
第 1 章 SPI 接口4
11 SPI 幀格式和通訊時(shí)序4
12 SPI 讀寫(xiě)函數(shù)原型4
13 HR7P 系列 MCU SPI 匯編驅(qū)動(dòng)5
第 2 章 程序設(shè)計(jì)示例14
21 HW3000 復(fù)位功能區(qū)別14
22 HW3000 默認(rèn)寄存器初始化 14
23 數(shù)據(jù)載荷說(shuō)明18
24 HW3000 TX 測(cè)試波形 18
25 HW3000 TX 數(shù)據(jù)20
26 HW3000 RX 數(shù)據(jù) 23
27 HW3000 RSSI 說(shuō)明26
28 HW3000 狀態(tài)查詢(xún)模式特別說(shuō)明26
29 HW3000 FIFO 數(shù)據(jù)在發(fā)射完成后將駐留26
210 HW3000 AFC 及晶振的校準(zhǔn)功能 26

第 2 章 程序設(shè)計(jì)示例
以下為 HW3000 芯片常用收發(fā)程序示例。
2.1 HW3000 復(fù)位功能區(qū)別
芯片從 POWER DOWN 狀態(tài)恢復(fù)至 IDLE 狀態(tài)過(guò)程中內(nèi)部 POR 將復(fù)位全芯片(通過(guò)設(shè)置 PDN輸入引腳為高電平進(jìn)入 POWER DOWN 狀態(tài))。
芯片從 DEEP SLEEP/SLEEP 恢復(fù)至 IDLE 狀態(tài)，芯片除配置寄存器外將全部被復(fù)位（注意寄存器中的狀態(tài)指示位將被復(fù)位）。

芯片共提供兩種軟復(fù)位方式，分別為 SFT_RST0（0x60）和 SFT_RST1（0x61），其中：
1) SFT_RST0 復(fù)位硬件電路與 FIFO 而保留原有的寄存器設(shè)置值
2) SFT_RST1 進(jìn)行全芯片復(fù)位，寄存器同時(shí)也會(huì)被復(fù)位成默認(rèn)值

2.2 HW3000 默認(rèn)寄存器初始化
HW3000 內(nèi)部寄存器分為 Bank0 和 Bank1 兩部分，其中 Bank0 是面向用戶(hù)開(kāi)放功能寄存器，Bank0 寄存器由用戶(hù)根據(jù)功能進(jìn)行設(shè)置；Bank1 是內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器，Bank1 寄存器僅需用戶(hù)在寄存器復(fù)位后按照建議值初始化即可。Bank0 和 Bank1 切換方式詳見(jiàn)如下 HW3000 初始化流程，帶宏定義寄存器均為 Bank0 寄存器，hw3000_mode_t 結(jié)構(gòu)體用于演示各種用戶(hù)功能模式設(shè)置過(guò)程。
typedef struct {
osc_mode_t osc; //osc selection
frequency_band_t band; //freq band setting
symbol_rate_t rate; //data rate setting
frequency_mode_t freq_mode; //0 only for 433MHz 1 direct mode for all
int8_t power; //tx power set
frame_mode_t frame_mode; //0 fifo mode, 1 frame mode
uint8_t ack_mode; //0 disable, 1 enable
uint8_t tx_mode; //0 tx length by LEN0_PKLEN, 1 by fifo pointer
uint8_t rx_mode; //0 automatic 1 by LEN0_PKLEN
uint8_t lp_enable; //0 low power mode disable, 1 enable
} hw3000_mode_t;

2.3 數(shù)據(jù)載荷說(shuō)明
HW3000 收發(fā)數(shù)據(jù) FIFO 深度為 256，若用戶(hù)采用增強(qiáng)型幀結(jié)構(gòu)，用戶(hù)可用 FIFO 深度為 252字節(jié)，若用戶(hù)采用直接 FIFO 模式，通過(guò)半空半滿(mǎn)中斷可支持用戶(hù)超過(guò) 256 字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸。
2.4 HW3000 TX測(cè)試波形
HW3000 提供單載波、PN9、0101 等數(shù)據(jù)發(fā)送模式，以方便頻點(diǎn)測(cè)試與發(fā)送功率測(cè)試。

2.5 HW3000 TX 數(shù)據(jù)
Hw3000 支持增強(qiáng)型幀結(jié)構(gòu)發(fā)射數(shù)據(jù)和直接 FIFO 模式發(fā)射數(shù)據(jù)，其中直接 FIFO 模式需要用戶(hù)自行完成數(shù)據(jù)校驗(yàn)工作，直接 FIFO 模式可實(shí)現(xiàn)與市面同類(lèi)無(wú)線(xiàn)芯片的互聯(lián)互通。

2.6 HW3000 RX 數(shù)據(jù)
Hw3000 支持增強(qiáng)型幀結(jié)構(gòu)發(fā)射數(shù)據(jù)和直接 FIFO 模式接收數(shù)據(jù)，其中直接 FIFO 模式需要用戶(hù)自行完成數(shù)據(jù)校驗(yàn)工作，直接 FIFO 模式可實(shí)現(xiàn)與市面同類(lèi)無(wú)線(xiàn)芯片的互聯(lián)互通。

2.7 HW3000 RSSI說(shuō)明
在接收模式時(shí)，芯片會(huì)評(píng)估天線(xiàn)端接收信號(hào)能量的大小，該數(shù)值會(huì)保存在寄存器 RSSI（0x23）中。RSSI 的讀數(shù)單位為 dBm，數(shù)據(jù)的格式為二進(jìn)制補(bǔ)碼形式的符號(hào)數(shù)。在 RSSI 寄存器里提供兩個(gè) RSSI 讀數(shù)值，其中 RSSI1 保存的是上一個(gè)有效數(shù)據(jù)包（SFD 正確同步）的 RSSI 計(jì)算值，而RSSI2 中保存的是實(shí)時(shí)的 RSSI 計(jì)算值，可用于 CSMA/CA 工作。若需檢測(cè)環(huán)境能量 RSSI2，建議在 RX 接收使能后至少延時(shí) 350us，再進(jìn)行讀取。另外如果用戶(hù)系統(tǒng) SPI 速率較快，大于 1Mbps 以上，在讀取環(huán)境能量前，如有接收使能的關(guān)閉、打開(kāi)操作，在接收使能切換中間必須有一定的延時(shí)操作，否則讀取的 RSSI2 值會(huì)有跳變現(xiàn)象；同理，如果在讀取 RSSI2 操作前，有發(fā)射、接收使能的切換操作，在狀態(tài)切換中間必須加一定的延時(shí)操作。直接 FIFO 模式下，若讀取上一個(gè)有效數(shù)據(jù)包的 RSSI1 值，必須在 SFD_INT 與 FIFO_INT 之間讀取，即在同步之后，數(shù)據(jù)接收完成之前讀取，數(shù)據(jù)接收完成之后， RSSI1 被復(fù)位成 0x81。增強(qiáng)型模式下，RSSI1 值會(huì)被鎖定，直到下一個(gè)有效數(shù)據(jù)包之后才會(huì)被更新，且只有在芯片復(fù)位之后，RSSI1 值才會(huì)被復(fù)位成 0x81。

2.8 HW3000 狀態(tài)查詢(xún)模式特別說(shuō)明
當(dāng)通過(guò) SPI 輪詢(xún)方式檢測(cè) HW3000 收發(fā)狀態(tài)是否完成時(shí)，在輪詢(xún)相關(guān)狀態(tài)寄存器時(shí)請(qǐng)加入適
當(dāng)延時(shí)，以避免 SPI 通信所產(chǎn)生的高次諧波可能對(duì)收發(fā)過(guò)程產(chǎn)生影響。
采用 IRQ 中斷方式實(shí)現(xiàn)收發(fā)狀態(tài)檢測(cè)則無(wú)此問(wèn)題產(chǎn)生。
2.9 HW3000 FIFO數(shù)據(jù)在發(fā)射完成后將駐留
若發(fā)射相同數(shù)據(jù)，可僅寫(xiě)入 FIFO 一次數(shù)據(jù)通過(guò)清除 INT 中斷方式實(shí)現(xiàn)循環(huán)發(fā)送。
利用該方式可更好實(shí)現(xiàn)有源 RFID 功能。
若存在接收數(shù)據(jù)，發(fā)射端 FIFO 將不再保留。
2.10 HW3000 AFC及晶振的校準(zhǔn)功能
HW3000 在接收端提供載波頻偏自動(dòng)補(bǔ)償功能（AFC），可通過(guò) AFC_EN（0x25）寄存器使能
晶振校準(zhǔn)寄存器為 XOSC_CAL(0x37)，設(shè)置值支持 0x00 至 0xFF，步長(zhǎng)約 15Hz。

全部資料51hei下載地址：
AN1015_應(yīng)用筆記_HW3000_Programming_Guide V1.0.pdf (323.26 KB, 下載次數(shù): 115)
AN1014_應(yīng)用筆記_HW3000_Hardware_Reference_Design V1.0.pdf (715.15 KB, 下載次數(shù): 61)
AN1013_應(yīng)用筆記_HW3000_User_Guide V1.0.pdf (296.91 KB, 下載次數(shù): 49)
HW3000_Datasheet_C V1.0.pdf (948.5 KB, 下載次數(shù): 66)


作者: admin    時(shí)間: 2018-8-30 17:56
好資料，51黑有你更精彩!!!
作者: 51hei團(tuán)團(tuán)    時(shí)間: 2018-8-30 17:56
很詳細(xì)的資料，有機(jī)會(huì)玩玩這個(gè)芯片，是國(guó)產(chǎn)的嗎？
作者: suifengtec    時(shí)間: 2019-5-31 00:13
收藏備用，支持國(guó)產(chǎn)，6塊錢(qián)一片是不貴，問(wèn)題是資料比較少。。。
作者: bsrimagine    時(shí)間: 2019-8-8 10:23
感覺(jué)非常有幫助，謝謝樓主
作者: LI-GONG-004    時(shí)間: 2019-9-9 08:58
我來(lái)注冊(cè)就是為了下載文件,
結(jié)果還要我充值,
我直接到東軟公司的網(wǎng)站上下栽,一點(diǎn)也不須充值,不須注冊(cè)
作者: mingquan23    時(shí)間: 2019-10-24 11:33
謝謝很好的資料
作者: wliuxiaoxiaow    時(shí)間: 2020-3-1 15:39
CC1101和HW3000有啥區(qū)別呀
作者: hony2020    時(shí)間: 2020-6-28 16:48
我們就需要這樣的熱心師傅
作者: musich    時(shí)間: 2022-9-6 11:43
不錯(cuò), 想用來(lái)替換4463, 不知性能如何.
作者: 276135502    時(shí)間: 2023-3-16 17:51
不錯(cuò)不錯(cuò)，之前供應(yīng)商發(fā)過(guò)一個(gè)demo給我，老電腦了，收藏備用



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