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超低功耗高性能2.4GHz GFSK 无线收发芯片Si24R1替代NRF24L01P

陆佃 2022-03-22 阅读 54
物联网

NRF24L01P无线射频模块广泛运用于:无线门禁、无线数据通讯、安防系统、遥控装置、遥感勘测、智能运动设备、工业传感器;平常我们用到的无线鼠标基本上采用的都是NORDIC的NRF24L01无线模块方案。NRF24L01P无线模块产自于北欧的Nordic公司,现今国内也有可替代NRF24L01P的无线模块,是南京中科微的Si24R1。如下图:

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。

分析NRF24L01P和Si24R1的异同:

一、两个模块的技术资料基本一样

同样的程序可以驱动这两个模块。而且,实现的功能也一样,也就是说,这两个芯片的寄存器地址、内容、操作命令等基本一样。

二、发射功率对比:

Si24R1最高能达到7dB的发射功率,描述中称寄存器地址为0X06的RF_SETUP最低位(bit0)和NRF24L01的不一样,NRF24L01没有用到此位,而Si24R1若将此位置调到1的话,发射功率就能达到7dB。

同时发现NRF24L01pdf寄存器地址为0X06的RF_SETUP的最低位(bit0)功能是:“SetupLNAgain”,中文翻译是“设置低噪声放大器增益”;也就是说,NRF24L01的寄存器RF_SETUP的bit0并不是没有用到,而是和LNA增益放大器配合使用了,而此位在Si24r1里却成为了“设置成7dB的发射功率”的一个bit了。 Si24R1的发射功率标称和NRF24L01的基本一样,“-18dB、-12dB、-6dB、0dB”可选,只是,Si24R1多了个“7dB”的最大发射功率;

三、功耗对比

一个芯片的功耗大与不大,这得看选择多大的发射功率,小编只测试过MSPA驱动NRF24L01P的整体功耗电流,MSPA令NRF24L01进入sleepmode 之后,自己再进入LMP4(low power mode4),此时,用万用表测出的电流时:7uA ,即一颗200mAh的纽扣电池供电的话,理论上能待机3年多;

Si24R1的功耗,据说相对NRF24L01来说,稍微大了一点,但是得以实际的测量为准;但是,Si24R1号称能达到7dB的发射功率的话,此时的功耗肯定不小,给它供电的稳压芯片必须够功率,而且,必须得滤波(建议使用10uF的胆电容加个104的贴片电容)。

四、(1)“NRF24L01+ 功率加强版 SI24R1

2.4G无线模块,SI24R1与NRF24L01+是完全兼容的”;

(2)、“NRF24L01+ 升级版 改进型 无线模块 国产SI24R1 2.4G无线收发模块”;

基本上,商家都用“功率加强版”、“升级版”、“改进型”等词来形容SI24R1无线模块;只有少,部分的商家标上“南京产的”,甚至,芯片上的LOGO 标的“NRF24L01”,但是,实际上是台产的“Si24R1”,因为,LOGO这东西可以打磨后再从新用激光标上的。

五、价格对比

国产的Si24R1与Nordic的NRF24L01性能相当,只是,国产的功耗稍微高一点,但是,价格也便宜很多,所以,设计产品时如不需要考虑功耗的话,可以考虑使用国产的Si24R1;如果,需要考虑低功耗的话,建议使用NORDIC公司生产的NRF24L01;下图为两款的区别。

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下面是我的联系方式,各位工程朋友们如果有其他的见解欢迎随时联系,大家共同探讨!

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