Si24R1Datasheet.pdf-资料库

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Preliminary Si24R1 超低功耗高性能 2.4GHz GFSK 无线收发芯片主要特性应用范围工作在 2.4GHz ISM 频段调制方式：GFSK/FSK 数据速率：2Mbps/1Mbps/250Kbps 超低关断功耗：0.7uA 超低待机功耗：15uA 快速启动时间： ≤ 130uS 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 低成本晶振：16MHz±60ppm 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) 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 输出极少外围器件,降低系统应用成本 QFN20 封装或 COB 封装结构框图无线鼠标、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 15 14 13 12 11 IREF 16 VSS 17 VCC 18 VDD_D 19 VSS 20 10 XI 9 8 7 6 XO VSS VCC IRQ QFN20 4×4 1 2 3 4 5

Preliminary Si24R1 术语缩写术语 ARQ ART ARD BER CE CRC CSN DPL GFSK IRQ ISM LSB Mbps MCU MHz MISO MOSI MSB PA PID PLD RX TX PWR_DWN PWR_UP RF_CH RSSI RX RX_DR SCK SPI TX TX_DS XTAL 描述 Auto Repeat-reQuest Auto ReTransmission Auto Retransmission Delay Bit Error Rate Chip Enable Cyclic Redundancy Check Chip Select Dynamic Payload Length Gaussian Frequency Shift Keying Interrupt Request Industrial-Scientific-Medical Least Significant Bit Megabit per second Micro Controller Unit Mega Hertz Master In Slave Out Master Out Slave In Most Significant Bit Power Amplifier Packet Identity Payload RX TX Power Down Power UP Radio Frequency Channel Received Signal Strength Indicator Receiver Receive Data Ready SPI Clock Serial Peripheral Interface Transmitter Transmit Data Sent Crystal 中文描述自动重传请求自动重发自动重传延迟误码率芯片使能循环冗余校验片选动态载波长度高斯频移键控中断请求工业-科学-医学最低有效位兆位每秒微控制器兆赫兹主机输入从机输出主机输出从机输入最高有效位功率放大器数据包识别位载波接收端发射端掉电上电射频通道信号强度指示器接收机接收数据准备就绪 SPI 时钟串行外设接口发射机已发数据晶体振荡器

Preliminary Si24R1 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 订单信息...................................................................................................................... 29 11 技术支持与联系方式 .............................................................................................. 30 附：典型配置方案 .......................................................................................................... 31

Preliminary Si24R1 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。 Si24R1 采用 GFSK/FSK 数字调制与解调技术。数据传输速率与 PA 输出功率都可以调节，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。 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 0.7uA；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 操作方式非常方便，只需要微控制器（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，可以保证芯片与 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，因此大大降低了 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。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；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。图 1-1 芯片结构框图

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

Preliminary Si24R1 3 工作模式 3.1 状态转换图 Si24R1 芯片内部有状态机，控制着芯片在不同工作模式之间的转换。 Si24R1 可配置为 Shutdown、Standby、Idle-TX、TX 和 RX 五种工作模式。状态转换图如图 3-1 所示。图 3-1 Si24R1 工作模式切换图

Preliminary Si24R1 3.1.1 Shutdown 工作模式在 Shutdown 工作模式下，Si24R1 所有收发功能模块关闭，芯片停止工作，消耗电流最小，但所有内部寄存器值和 FIFO 值保持不变，仍可通过 SPI 实现对寄存器的读写。设置 CONFIG 寄存器的 PWR_UP 位的值为 0，芯片立即返回到 Shutdown 工作模式。 3.1.2 Standby 工作模式在 Standby 工作模式，只有晶体振荡器电路工作，保证了芯片在消耗较少电流的同时能够快速启动。设置 CONFIG 寄存器下的 PWR_UP 位的值为 1，芯片待时钟稳定后进入 Standby 模式。芯片的时钟稳定时间一般为 1.5~2ms，与晶振的性能有关。当引脚 CE=1 时，芯片将由 Standby 模式进入到 Idle-TX 或 RX 模式，当 CE=0 时，芯片将由 Idle-TX、TX 或 RX 模式返回到 Standby 模式。 3.1.3 Idle-TX 工作模式在 Idle-TX 工作模式下，晶体振荡器电路及时钟电路工作。相比于 Standby 模式，芯片消耗更多的电流。当发送端 TX FIFO 寄存器为空，并且引脚 CE=1 时，芯片进入到 Idle-TX 模式。在该模式下，如果有新的数据包被送到 TX FIFO 中，芯片内部的电路将立即启动，切换到 TX 模式将数据包发送。在 Standby 和 Idle-TX 工作模式下，所有内部寄存器值和 FIFO 值保持不变，仍可通过 SPI 实现对寄存器的读写。 3.1.4 TX 工作模式当需要发送数据时，需要切换到 TX 工作模式。芯片进入到 TX 工作模式的条件为： TX FIFO 中有数据， CONFIG 寄存器的 PWR_UP 位的值为 1，PRIM_RX 位的值为 0，同时要求引脚 CE 上有一个至少持续 10us 的高脉冲。芯片不会直接由 Standby 模式直接切换到 TX 模式，而是先立即切换到 Idle-TX 模式，再由 Idle-TX 模式自动切换到 TX 模式。Idle-TX 模式切换到 TX 模式的时间为 120us~130us 之间，但不会超过 130us。单包数据发送完成后，如果 CE=1, 则由 TX FIFO 的状态来决定芯片所处的工作模式，当 TX FIFO 还有数据，芯片继续保持在 TX 工作模式，并发送下一包数据；当 TX FIFO 没有数据，芯片返回 Idle-TX 模式；如果 CE=0，立即返回 Standby 模式。数据发射完成后，芯片产生数据发射完成中断。 3.1.5 RX 工作模式当需要接收数据时，需要切换到 RX 工作模式。芯片进入到 RX 工作模式的条件为：

Preliminary Si24R1 设置寄存器 CONFIG 的 PWR_UP 位的值为 1，PRIM_RX 位的值为 1，并且引脚 CE=1。芯片由 Standby 模式切换到 RX 模式的时间为 120~130us。当接收到数据包的地址与芯片的地址相同，并且 CRC 检查正确时，数据会自动存入 RX FIFO，并产生数据接收中断。芯片最多可以同时存三个有效数据包，当 FIFO 已满，接收到的数据包被自动丢掉。在接收模式下，可以通过 RSSI 寄存器检测接收信号功率。当接收到的信号强度大于-60dBm 时，RSSI 寄存器的 RSSI 位的值将被设置为 1。否则，RSSI=0。。RSSI 寄存器的更新方法有两种：当接收到有效的数据包后，RSSI 会自动更新，此外，将芯片从 RX 模式换到 Standby 模式时 RSSI 也会自动更新。RSSI 的值会随温度的变化而变化，范围在±5dBm 以内。

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