Si4432灵敏度测试方法
基于Si4432的温湿度采集电路设计与实现
信息工程学院本科毕业论文（2013届）题目基于Si4432的温湿度采集电路设计与实现系电子工程专业电子信息科学与技术班级09091912学号09919227学生姓名王超超指导教师孔庆鹏完成日期2012年12月诚信承诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《高灵敏度授时信号接收系统》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。
承诺人（签名）：年月日摘要温湿度的自动测量和显示记录是工厂的一项常规监测项目。
以往的人工采集数据占用人力资源，可靠性低，容易发生差错已经不适应工业化生产的要求了。
一般的温湿度采集系统数据显示单调，缺乏支持各种PLC的通讯端口，而且温湿度采集模块布线繁琐且受原有车间布局的约束。
本文采用目前应用广泛的ARM系列微处理器ATMEGA48作为平台的核心构建系统。
发射板：温湿度采集器以ATMEGA88作为主控制芯片，采用数字温湿度传感器芯片SHTl0采集外界温湿度值。
然后通过无线射频收发器SI4432将数据发送到发射板。
接收板：以ATMEGA88作为主控制芯片使无线射频收发器SI4432所接收到的温湿度的数据显示在LCD1602显示屏上，省去了冗长且铺设不便的通讯电缆。
本项目的硬件设计任务包括：设计目标，主机以及温湿度采集模块的器件选型以及原理图设计，PCB板的设计指示，测试以及调试。
关键词：ATMEGA48；SHT10；SI4432；LCD1602ABSTRACTThe automatic-measure and the records display of temperature and humidity is one of the conventional monitoring projects in the factory. In the past, people collected data themselves. In this way, it needed much human resource with low reliability. Of course error is easy to happen. So this way was not fit to the requirements of industrial production. General temperature and humidity collection system display data monotonous and short of history data. Many of these systems also don’t support the communication with most of PLC. Furthermore, temperature and humidity collection module is difficult to layout as too many lines．It is restricted by the placement of plant also．This paper utilizes ARM micro-processor‘ATMEGA48’as the core ofthe platform to buildup system, which is applied widely at present.Transmitter board: temperature and humidity logger ATMEGA88 as the main control chip, digital temperature and humidity the sensor chip SHTl0 acquisition outside temperature and humidity valued. Then through the radio frequency transceiver SI4432 data will be sent to launch plate. Receiving plate: ATMEGA88 the wireless RF transceiver as the primary control chip SI4432 received by the temperature and humidity data LCD1602 display, eliminating the a lengthy and laying inconvenience communication cable.The hardware design tasks of the project include: design goals, the host, as well as temperature and humidity acquisition module device selection and schematic design, PCB board design instructions, testing, and debugging.Key words：ATMEGA48；SHT10；SI4432；LCD1602目录1 引言 (1)2 概述 (2)2.1 无线温湿度采集概述 (2)2.2 本设计方案思路 (4)2.3 研发方向和技术关键 (4)3 总体设计 (7)3.1电源模块 (7)3.2微控制器系统 (8)3.3无线温湿度检测系统 (8)4 硬件设计 (10)4.1 电源转换 (10)4.2 微控制器系统 (11)4.3 温湿度采集模块 (14)4.4 无线收发模块 (18)5软件设计 (21)5.1 总方案流程 (21)5.2 程序流程图 (21)5.3 模块说明 (22)6 制作与调试 (24)6.1 PCB制作与程序编写 (24)6.2 系统调试 (25)6.3 其他 (27)7结束语 (28)致谢 (29)参考文献 (29)附录一 (30)附录二 (32)附录三 (34)1 引言温度和湿度与工农业及人民的普通生活有着密切联系。
[原创] 分享调试SI4432的一些小经验
![[原创] 分享调试SI4432的一些小经验](https://img.taocdn.com/s3/m/8356f1242af90242a895e564.png)
[原创] 分享调试SI4432的一些小经验最近想做无线遥控，选用SI4432这个模块，因为这个芯片需要配置的寄存器比较多，调试的时候遇到了很多困难，在网上搜索了很久没找到几篇好的文章。
曾多方求助，经过几天的努力终于将该模块调试成功。
在此随笔写些调试的主要步骤希望给其他开始学SI4432的人一些帮助。
另外，本人菜鸟一枚，写这篇文章目的在于避免其他新手像我一样无助，请大家多提宝贵意见，共同进步！欢迎转载。
好了，开始。
一、无线模块选型。
根据无线通讯的频段，平常用的无线模块主要有315MHZ，433MHZ，2.4GHZ。
2.4G最近貌似比较火，像24L01，好多开发板上都配这一款芯片。
433MHZ频段的模块常用的有NRF905、CC1101、SI4432。
在315MHZ频段好像做普通的遥控器比较多，像超外差模块。
本人想做无线通信，选择在2.4GHZ和433MHZ之间。
说下区别，2.4G无线通信频率高、波长短、传输速率高、绕射能力差、通信距离短。
网上卖的模块不加功率放大也就是一百米以内。
433MHZ无线通信频率低、波长较长、传输速率低、绕射能力强、通信距离远。
价格和2.4GHZ模块相当，但是距离一般在几百米甚至更远，据说加上功率放大可达一两千米。
本人想用来遥控智能车，通信数据量不大，但是想让距离远一点。
所以选择433MHZ模块，具体型号是SI4432。
二、初次接触SI4432该芯片价格低、传输距离远，网上用的人挺多的。
曾经找过一些资料发现很多商业上的无线通信也是用这一款。
于是在网上买了一对，加运费一共四十多。
没有广告嫌疑，感兴趣自己搜。
买回来之后开始看相关的手册和例程。
我嘞个去，需要配置的寄存器真多，而且通讯速率、频段、前导码、同步字等等都是自己定义的，大家写的都不一样。
加上没有专业的知识，更是加大难度。
卖家配的资料室51的版本，说实话程序写的有点乱，主要是因为他们的程序是配套他们的开发板的，有很多都看不懂。
BURNON RF模块MD-Si4432-PHY 说明书
RF模块MD-Si4432-PHY说明书V1.0 2009.03（初版）○C2009 Burnon International Limited 简述本模块采用了Silicon Labs的Si4432作为无线收发芯片，是一块完整的、体积小巧的、低功耗无线收发模块。
模块集成了所有射频相关功能和器件，只向用户提供简单的几个数字I/O口，用户不需要了解无线电的相关知识，就可以使用本模块轻易的开发出性能稳定可靠的无线相关产品。
基本特征:¾完整的FSK，GFSK,OOK收发器¾MD-Si4432-433M-PHY工作频率范围433~470MHz发射功率典型17dBm接收灵敏度-115 dBm@9.6Kbps空旷通讯距离800米以上@9.6Kbps¾传输速率最大128Kbps¾FSK频偏可编程(1~160KHz)¾接收带宽可编程(10.6~230.4KHz)¾只需使用5个I/O口（SDI,SDO,SCK,NSEL,NIRQ)即可工作¾SPI兼容的控制接口¾低功耗任务周期模式,自带唤醒定时器，低关断电流（10nA）¾ 1.8~3.6V电源供电¾低的接收电流(典型18.5mA)¾发射电流(典型60mA)主要用途:家居自动化和安防门禁系统无线抄表车辆防盗无线传感器远程无线数据传输远程工业遥控，遥测引脚说明:引脚定义类型说明1 GND S 电源地2 VCC S 供电电压3 SDI DI SPI串口数据输入4 SCLK DI SPI串口时钟输入5 SDO DO SPI串口数据输出6 GPIO2 DO 中断请求输出/数字信号控制/接收数据输出（禁止FIFO模式）7 GPIO0 DO 中断请求输出/数字信号控制/接收数据输出（禁止FIFO模式）8 nSEL DO SPI片选输入(低电平有效)9 nIRQ DO 中断请求输出(低电平有效)10 SDN DI 芯片关断模式输入(高电平有效)注:D=数字,A=模拟,S=供电,I=输入，O=输出,IO=输入/输出控制原理及方法：本模块是基于Silicon Labs 的Si4432芯片开发出来的，是将Si4432及其正常工作必须的外围元器件集合在一起的一个模块，故模块的控制原理及方法等请参考Si4432的数据手册。
SI4432数传模块规格书
条件
@20dBm
414.92 433.92 453.92 MHZ
频率范围 （不同规格）
470.92 470.92 849.92 868.92
509.92 888.92
MHZ MHZ
895.92 914.92 934.92 MHZ
调制速率
1.2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
9.6
38.4
Kbps
发射功率范围
-1
/
+20
dBm
接收灵敏度
模块内部设有 200 字节的缓冲区，当串口数率小于等于无线传输速率时可保证数据的传 输顺畅，但若串口速率大于无线传输速率时，连续发送数据字节数超过缓冲区大小则可能会 出现数据溢出而导致的数据丢失现象。因此如需连续发送大量数据时，为避免数据丢失或错 误，可在设置参数时使串口传输速率不超过无线传输速率。
七、 典型应用电路
TEL:075536938056 13570812706
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深圳市凌承芯电子有限公司
八、 脚位定义
脚位编号 引脚定义
描述
1
VCC 接电源正极（典型值 5V）
2
GND 接电源地
3
TXD 串口通讯数据发射
4
RXD 串口通讯数据接收
5
SET 配置参数使能（低电平使能参数配置，默认高电平输出）
二、 特点
1200 米传输距离@2.4K 速率时 工作频段选择：433 MHz
470/868/915 MHz（可定制） 40 个信道可选 4 字节可配置网络 ID 多种数据传输率可选 GFSK 调制模式
三、 应用
无线遥控遥测 远程抄表 安防系统 工业数据采集 家庭自动化遥测 个人数据记录
Si4432软硬件开发注意事项
Si4432软硬件开发注意事项Si4432软硬件开发注意事项一、在开发硬件时：1、布线尽量均匀，按照50欧姆的要求去画，2、记得过孔、铺地。
3、亏电电路尽量小，二、软件调试：1、按照原长的例程去修改，不要自己来设置寄存器，2、原长会有寄存器设置工具3、做简单的硬件测试和软件判断4、确认需要修改的寄存器值是否是正确的，三、注意问题：1、晶体的精度可能导致你接收不到信号2、发射和接收的频率是否一致发射机是否正常（1）看频谱（2）设置中断（3）测量电流是否是在正常工作的值（4）采用内置PN9做信号源接收机是否正常（1）采用信号发生器（2）设置中断（3）测量电流还有一些，后续加上。
有其他问题希望交流！！QQ群：91378473附加一些：元器件放置以及布线注意事项：芯片是4.0mm*4.0mm,20脚QFN封装，底部为地。
必须通过一些过孔将芯片的地与pcb板的地很好的结合起来；为了减少不必要的耦合，尽量避免一些较敏感的数字（和MCU相通信的网络），射频走线平行，芯片底部不能走线。
同样是为了尽量减少耦合，确保相同网络的走线线宽要相同，以及在空间允许的范围内敏感走线间距离至少为线宽的3倍；在射频前端电路，相邻电感成相互垂直状放置，以较少耦合；发射电路和接收电路中间留下足够大的地，避免相互间的耦合；偏置电路中的扼流电感尽量靠近TX脚，减少发射对接收电路的影响；射频电路中的元器件，尽量靠拢并使用较小封装的元器件，减少寄生电容的产生或影响；在空间允许的情况下，尽量保持射频走线和地之间的距离，最好大于0.5mm(至少1倍的线宽)；射频电路中，元器件接地的脚周围放置尽量多的过孔来减少寄生电感及其影响；电源滤波电路中的电路应该尽量靠近vdd脚，以确保滤波电容和VDD间的环路面积最小；(要强调一点，参考电路中的电源滤波电容一个都不能少，每个电容都有其作用。
此前有过，因为少了某个电容致使模块工作不正常，死机的现象发生)晶振尽量靠近芯片减少寄生电容的产生，寄生电容过多容易产生频率漂移，晶体下面不要走任何线，特别是电源线；射频前段电路放置尽量大的地和足够多的过孔，射频走线下面（BOTTOM 面）尽量不要走线或走过长的线，这样可以避免信号通过它们辐射出去；射频线宽尽量粗，pcb板近量薄。
SI4432灵敏度测试
注意 SI4432 同步字（Sync Word）的长度和数值必须设置，否则将无法接收测试信号。
2. E4432C 信号发生器的连接与测试：
信号发生器的设置过程如下，如调制参数有不同请自行修改。 确认信号发生器电源通过 3 孔插座可靠接地（若地线上有泄漏的工频交流，可能严重损坏 信号发生器和被测模块，并可能危及操作者安全！同时操作者也必须进行静电防护措施， 例如佩戴手环！）打开其电源，按下 Mode 键后，选择屏幕右侧软键（后简称软键）中的 Real time I/Q BaseBand 键进入调制设置界面。
完成上述 设置后，误码率 测试已经可以 开始进行了，不 过与其他仪器 一样，在测试 前，我们还需要 对该模块进行 自检，以保证其 功能可靠运行。
在 E4432C 的后面板上，如 右图所示将
BER DATA IN 接口与 DATA OUT 接口，BER CLK IN 接口与 DATA CLK OUT 接口对连，这 样做的目的是将调制前的数据和时钟直接送给 BER 测试模块，以判断其工作是否正常。若 模块及连接均正确，则此时的误码率测试主界面左下角不应有任何错提示，若出现“NO DATA”或“NO CLK”的提示，则应检查上面的连接是否正确。
在第 3 屏中，需要设置的有 Clock Polarity 和 Data Polarity 软键，Clock Gate 功能在这个测 试中没有使用，其两个相关两个软键可按图中的 默认设置；Impedance 软键用于指定输入解调后 时钟和数据的数字端口的输入特性，在本测试中 可选择 TTL 电平接口。
使用最上方的 BERT 软键将该功能设置为 On 状态，Configure Trigger 软键的界面将制 定测试开始的触发条件，可选择使用 Trigger 键（右侧键盘中）触发测试，其余设置保持默 认即可。选择 Configure BERT 软键进入误码率设置界面。
4432_FSK大功率无线收发芯片
FSK大功率无线收发芯片:SI4432,发射功率+20dbm,接收灵敏度-116dbm,通讯距离2000米Silabs新推出EZradioPRO系列RFIC:IA4432,适合长远距离的无线数据传输应用.其发射功率+20dbm,接收灵敏度-116dbm,通讯距离2000米.期待于大家的合作.对于像无线抄表和汽车遥控这样的中短距离点对点或组网无线应用，系统设计师既可选择业内标准的Zigbee解决方案，也可以选择2.4GHz或1GHz以下ISM频段的专有解决方案。
但标准的Zigbee解决方案常被业内诟病为协议太复杂，实现起来不仅成本高，而且开发周期也长。
专有的2.4GHz解决方案也有实现起来成本高的弱点，因为2.4GHz频段上的干扰太多，当然它的优点是这是一个全球各国都开放的频段，因此市场空间比其它1GHz以下ISM频段来得大。
目前在2.4GHz频段上做得最好的公司是TI和欧洲的Nordic半导体公司，但在1GHz 以下ISM频段，新兴的美国Integration公司就非常值得尊敬。
该公司第二代EZRadioPRO系列无线收发器IA443X在240~960MHz频段内的最大输出功率达到了+20dBm，这意味着它的收发距离可远达2千米。
与此相对应的是，它的主要竞争对手TI目前实现的最大输出功率是+12dBm。
目前市场产品上，我们是市场上第一家能做到如此大输出功率的公司。
IA443X的主要目标应用市场是远程无线抄表、家庭安全和报警、无线PC外设、工业控制、玩具控制和远程汽车遥控等。
SILABS第一代EZRadio系列发射器和接收器的最大输出功率只有+8dBm，实际应用时它一般需要外配一个功放来增加收发距离，但SI4432高达+20dBm的输出功率使得它毋须再外配功放，这意味着SI4432可使得一个节点的系统成本再降低1美元。
此外，由于更大的收发距离意味着在同样的组网范围内可使用更少的节点或中继器，以及IA4432允许使用低成本的天线和补偿输出高功率，系统成本得到了进一步的降低。
Si4432、si4431+寄存器设置_RevV-v23中文版
OOK 接收调制器。
Fd)调制类型和使能/禁用输入您要的频率并产生寄存器的值到相应的SPI 寄存器。
最多可以设置从 10kHz 到 2.55MHz 以10KHz 为步长的多个邻频间隔。
频道数范围从0~255
最低频率邻频间隔频道数Fc [MHz][kHz]#[MHz]433
433
邻频间隔频道数频段选择fhs[7:0]fhch[7:0]hbsel fb[4:0]
7Ah 79h 75h 75h 00
000
13。
)
禁用曼切斯特模式
说明：
RX/TX 载波设
置
应用参数
中心频率寄存器值 (HEX-16进制)
说明：
输入要求的RX BW(带宽),实际的Rx 信道滤波带宽可以比要求的RX BW 更大。
最多的应用，推荐使能峰值检测器和频移检测器
Rb RX BW rxosr [kbps]
[kHz]dec 9.6
400
420.2
19.50
中频滤波器抽取率信道滤波
ndec_exp[2:0]filset[3:0]dwn3_bypass rxosr[10:0]1Ch [6:4]
1Ch [3:0]1Ch [7]20h, 21h
3
A 109C
Channel filter BW 应用参数调制器设置寄存器值
OOK RX 调制器设置
OK I 寄存器。
WDS 指令
(HEX-调制器 WDS
改变,
比要求的置
调制器 WDS 指 WDS 指令频偏WDS 指令
SPI
10
滤波器带宽
210
1循环变速超速
2
1 0 1
，仅仅。
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测试灵敏度方法2
方法2：仪器的设置及连接示意图 （采用E4432b)
E4432b
oscilloscope RF input Si443x board GPIO
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测试灵敏度方法2
测试方法: 如上图连接好，首先设置仪器： a. 设置好中心频点，初始幅度设为-70dBm； b. 设置频偏(FM—FM Dev)； c. 设置基带数据：mode—real time I/O baseband—custom—data—FIX— 输入1010,设置完成后选择该文件作为要使用的基带数据,并设置 custom_on； d. 设置数据率： mode—real time I/O baseband—custom—symbol rate— xx kHz； e. 调制方式： mode—real time I/O baseband—custom—modulation type—2-level FSK； f. RF ON,MOD ON; g. 调整信号发生器信号强度，观察示波器输出波形为稳定的1010，当发现 示波器中波行开始失真时，停止调节信号强度，这时的信号强度即为该 测试产品的灵敏度。
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频率误ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ测量
频率校正方法： Si443x内部有cap寄存器（Reg.0x09）, 通过调节此寄存器 的值可以调整频率 需设计测试软件，当发现频率误差大于设计误差门限时， 逐步修改cap寄存器的值，直到频率误差小于门限，记录此 时的cap寄存器值，并存入系统flash或EEPROM中。过程如 下图所示。 当系统上电开始工作时， 应读取存储的此值并写入到cap寄 存器
注：1.在测试灵敏度之前，请务必确认频率偏差值，通过调整REG.09H使模块工作的中心 频率和理想的频率偏差在10ppm以内； 2.由于芯片的时钟恢复电路需要有一个有效的preamble+sync word 来锁定,在测试灵 敏度时必须首先使用AAAA+2DD4+PN9（Si4432）,在时钟电路锁定后，把基带信号改为 PN9. 3.在ber测试中选择正确的时钟信号沿来采样：mode—bert—configure bert—clock polarity(page3),Si4432 v2使用的是时钟信号的上升沿采样，Si4432 A0是时钟信号的下降 沿采样.
8
灵敏度测试方法比较
两种测试方法，方法A较精确，适合在产品开发过程中使用； 方法B,比较快捷，适合用于生产测试。
9
频率误差测量
1.仪器的设置及连接示意图
2.频率测量
如上图连接好，通过mcu对射频模块发出指令，让其工作在发射载波状 态 频谱设置：中心频点为你测试频点，跨度（span）为100kHz,幅度 +25dBm 直接读取信号频率值， 计算频率误差
EZRadioPro MP Test
概括
Si443x生产测试 • 测试及校正频率误差 • 测试发射功率 仪器的设置及连接示意图 测试方法 • 测试灵敏度 仪器的设置及连接示意图 测试方法
2
测试功率
测试发射功率 1.仪器的设置及连接示意图
2.测试方法
如上图连接好，通过mcu对射频模块发出指令，让其工作在发射载波状 态 频谱设置：中心频点为你测试频点，跨度（span）为100kHz,幅度 +25dBm 直接读取信号强度
3
测试灵敏度方法1
方法1：仪器的设置及连接示意图
4
测试灵敏度方法1
测试方法:
如上图连接好，首先设置仪器： 设置好中心频点，初始幅度设为-70dBm； 设置频偏(FM—FM Dev)； 设置基带数据：mode—real time I/O baseband—custom—data—user file—create file—输 入AAAA+2DD4+PN9(Si4432),AAAAAAAA+2DD4+PN9(Si4431),设置完成后选择该文件作 为要使用的基带数据,并设置custom_on； 设置数据率： mode—real time I/O baseband—custom—symbol rate—xx kHz； 调制方式： mode—real time I/O baseband—custom—modulation type—2-level FSK； 设置BERT：mode—bert—bert_on； RF ON,MOD ON. 根据要求（如工作频点，晶体误差，频偏，数率），输入寄存器计算器（registor calculator）,由此得到的寄存器最佳配置，通过mcu写指令到Si443x执行。 把基带数据改为PN9: mode—real time I/O baseband—custom—data—PN Sequence— PN9. 慢慢调节信号发生器（E4432B）的幅度直到BER>0.1%,反复调节确认当BER=0.1%时的幅 度大小，即为该模块的灵敏度。
是否需要校正及测量频率误差取决于系统对频率精度的要求！
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频率误差测量
12
/Wireless
7
测试灵敏度方法2
也可采用FSK/OOK信号发生器，仪器的设置及连接示意图
FSK/OOK signal generator
oscilloscope RF input Si443x board GPIO
设置调制模式（FSK/OOK)，频偏，数据速率及频率 调整信号发生器信号强度，观察示波器输出波形为稳定的1010，当发现 示波器中波行开始失真时，停止调节信号强度，这时的信号强度即为该 测试产品的灵敏度