基于STM8及UHF RF收发器SX1231的无线射频收发系统设计
SX1231：低功耗UHF RF收发器解决方案
SX1231：低功耗UHF RF收发器解决方案Semtech 公司的SX1231是一款高集成度RF收发器，能够在很宽的频率范围内运行，包括433MHz、868MHz和915MHz免许可证ISM（工业、科技和医疗）频段。
其高集成度架构将外部元件数量降至最低水平，同时还保持了最高的设计灵活性。
所有主要的RF通信参数都是可编程的，大多数可动态设定。
SX1231提供了可编程窄带和宽带通信模式的独特优势，而无需修改外部元件。
SX1231针对低功耗进行了优化，同时还提供了高RF输出功率和通道化操作。
TrueRF™技术实现了低成本外部元件数量（消除了SAW滤波器），同时仍然符合ETSI 和FCC规范的要求。
图1 SX1231简化方框图图2 SX1231接收器方框图SX1231的主要特性• 高灵敏度：低至-120dBm（在1.2kbps下）• 高选择性：16抽头FIR通路滤波器• 防弹前端：IIP3 = -18dBm、IIP2 =+35dBm、80dB阻塞免疫度、无图像频率响应• 小电流：Rx = 16mA、100nA寄存器保存• 可编程Pout：-18 dBm~+17dBm（在1dB步内）• 随着芯片电压的变化，RF性能保持不变• FSK位速率高达300kb/s• 分辨率为61Hz 的、全面集成的合成器• FSK、GFSK、MSK、GMSK和OOK调制• 内置式位同步器，进行时钟恢复• 输入同步字识别• 115dB+动态范围RSSI• 利用超高速AFC 实现自动RF感应• 带有CRC、AES-128加密和66字节FIFO的信息包引擎• 内置式温度传感器和电池电量低指示器图3 SX1231发送器方框图图4 SX1231应用电路图SX1231的应用• 自动读表• 无线传感器网络• 家庭和建筑物自动化• 无线告警和安全系统• 工业监视和控制更多详情，敬请浏览：/solution_2011030311081687.htmGEC。
基于单片机的RF射频无线收发系统_CN109787650A
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CN 109787650 A
说 明 书
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基于单片机的RF射频无线收发系统
技术领域 [0001] 本发明涉及RF射频无线收发领域，具体涉及到基于单片机的RF射频无线收发系 统。
背景技术 [0002] 随着现代电子技术的飞速发展，通信技术也取得了长足的进步。在无线通信领域 , 越来越多的通信产品大量涌现出来。但设计无线数据传输产品往往需要相当的无线电专业 知识和价格高昂的专业设备，因而影响了用户的使用和新产品的开发。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910051980 .0
(22)申请日 2019 .01 .21
(71)申请人 岱特智能科技（上海）有限公司 地址 200433 上海市杨浦区国泰路127弄1 号三层
(72)发明人 沈红熹 姚月冬
(74)专利代理机构 上海宣宜专利代理事务所 (普通合伙) 31288
发明内容 [0003] 为了解决上述不足的缺陷，本发明提供了基于单片机的RF射频无线收发系统，本 发明提出了一种应用于无线数据收发系统的设计思路及实现方案，给出了基于无线射频芯 片nRF24L01和STC89C52单片机的无线数据传输模块的设计方法 ,详细分析了各部分实现原 理，并对系统的传输距离、传输数据的正确性进行了测试。试验表明，该系统性能稳定，具有 较强的抗干扰能 力 ，有较强的实 用价值 ，通过接收器和数据终端之间的数据传输通过 NRF24L01进行，构成点对点无线数据传输系统。整个系统中，两数据终端之间的无线通信采 用433MHz的频段作为载波频率，收发通过串口通信。 [0004] 本发明提供了基于单片机的RF射频无线收发系统，包括无线收发控制电路、单片 机控制电路、显示电路和按键电路，所述按键电路与单片机控制电路的STC89C52RC的P3 .2P3 .5口相接，单片机控制电路的P1 .0口控制信息的发送与接收，并且TXD端与无线收发控制 电 路输入端相连 ，通过TXD将数据传入收发器 ，收发器接收 到数据后 ，通过FSK 调制 ，将信号 发送出去 ；接收 端的收发器通过解 调 ，将载波信号转换为数字信号 ，完成 信息传输过程 ；收 发器的输出端通过RXD端将数字信号输入到单片机；单片机将数据传送到显示电路。 [0005] 上述的系统，其中，所述无线收发控制电路包括：频率发生器、增强型SchockBurst 模式控制器、功率放大器、晶体振荡器调制器、解调器。 [0006] 上述的 系统 ，其中 ，所述单片机控制电 路组成部分为单片机STC89C52RC ，通过 STC89C52RC与nRF905进行串行通信，并用其控制NRF24L01的工作模式和SPI输入输出，从而 调整收发状态。 [0007] 上述的系统，其中，所述显示电路由锁存器74HC573与数码管构成，单片机通过两 片74HC573分别对共阴极数码进行位选和段选。 [0008] 上述的系统，其中，数据发送的过程为：在不发送数据时，TXD端保持高电平；当执 行写SBUF的 指令时 ，便 启动一次发送过程 ；发送数据时 ，先发送一个起始位 ，该位通知接收 端开始接收 ，也使发送和接收过程同步 ；接下来发送8位数据 ，先发送低位 ，最后发送的是高 电平的停止位。 [0009] 上述的系统，其中，数据接收过程为：REN＝1，CPU允许串行口接收数据，接收数据 开始于检测到RXD(P3 .0)端发生一个“1”到“0”的跳变，先接收起始位，然后依次将采样RXD
课程设计-高频电子线路（无线接收，发射系统设计）.doc
《高频电子线路》课程设计----------无线接收、发射系统的设计专业_XX______指导教师___XX_学生姓名___XX________班级__XX________学号__33___________前言 (3)一、绪论 (4)二、发射系统设计 (8)2.1发射原理图 (8)2.2发射原理 (8)2.3发射原理框图 (9)三、接收方案设计 (10)3.1接受电路原理框图 (10)3.2工作原理分析…………………………………………10.3.3无线接收部分 (11)四、硬件调试与检测 (14)4.1调试前硬件的检查 (14)4.2调试过程 (14)五、结论与展望 (16)六、参考文献 (16)七、致谢 (18)人类自从发现能利用电波传递信息以来，就不断研究出不同的方法来增加通信的可靠性、通信的距离、设备的微形化、省电化、轻巧化等。
人们对发射信息和接收信息所用的电路，也慢慢地趋于这种要求。
目前的无线电接收机不单只能收音，且还有可以接收影像的电视机、数字信息的电报机等。
随着广播技术的发展，以接收电路为核心的接收机也在不断更新换代。
自1920年开发了无线电广播的半个多世纪中，以接收电路为核心制造的收音机经历了电子管收音机、晶体管收音机、集成电路收音机的三代变化，功能日趋增多，质量日益提高。
20世纪80年代开始，收音机又朝着电路集成化、显示数字化、声音立体化、功能电脑化、结构小型化等方向发展。
这就对接收电路提出了新的挑战。
发射电路的发展是任何无线系统的根基，要完成无线通信，首先必须产生高频率的载波电流，然后设法将信号传输出去。
在无线电技术中采用振荡器来产生高频电流。
振荡器可以看作是将直流电能转变为交流电能的换能器，高频电流送至发射天线，转变为电磁波发射出去，电磁波中就包含了所要发射的信息信号。
通过课程设计，使学生加强对高频电子技术电路的理解，学会查询资料，方案比较，以及设计计算等环节。
进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动手动脑、独立开展电路实验的机会，锻炼分析、解决高频电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化，通过典型电路的设计与制作，加深对基本原理的了解，增强学生的实践能力。
基于单片机的无线射频收发系统(完整资料).doc
附录 2：发送程序……………………………………………………………………… 20
前言
伴随着短距离、低功率无线数据传输技术的成熟，无线数据传输被越来越多地应用到新的领域。与有线通信方式相比，无线通信以其不需铺设明线，使用便捷等一系列优点，在现代通信领域占重要地位。
2系统组成…………………………………………………………………………2
2.1 射频收发控制模块……………………………………………………………3
2.1.1 无线射频收发芯片nRF24L01介绍……………………………………………3
2.1.2 稳压部分………………………………………………………………………5
本系统采用的是半双工传送方式。所谓半双工就是通信的双方均具有发送和接收信息的能力，信道也具有双向传输性能，但是，通信的任何一方都不能同时既发送信息又接收信息，即在指定的时刻，只能沿某一个方向传送信息。所以上述实现过程只介绍了由一方传送到另一方的过程，而相反方向与其原理相同。
无线数据收发系统可以分为无线收发控制电路、单片机控制电路、显示电路和按键电路四部分组成，系统原理框如图1-1所示：
图1-1无线数据收发系统原理图
1.2实现过程
当我们需要发送数据时，使用按键来输入所需发送的信息。按键与单片机的STC89C52RC的P3.2-P3.5口相接，单片机的P1.0口控制信息的发送与接收，并且TXD端与收发器输入端相连，通过TXD将数据传入收发器，收发器接收到数据后，通过FSK调制，将信号发送出去；接收端的收发器通过解调，将载波信号转换为数字信号，完成信息传输过程；收发器的输出端通过RXD端将数字信号输入到单片机；单片机将数据传送到显示器，这样就完成了一次数据发送与接收并显示的过程。
2.4 GHz无线一对多收发控制系统
2.4 GHz无线一对多收发控制系统作者：梁昕来源：《微型电脑应用》2019年第08期摘 要： 设计了一款短距离无线通信控制系统。
该系统是基于射频技术，采用A7105无线传输模块，通过STM8S 控制块发送端与SN8F 接收端来实现控制芯片之间进行2.4 GHz 无线通信，并能够一点对多点的短距离无线通信。
用户可简单方便地对周围环境中多个电路系统的进行监视与控制。
系统传输距离可达20米以上，功耗低，抗干扰强，应用范围广，成本低等有点，具有较强的实用性和推广价值。
关键词：射频技术; 无线通信; A7105; STM8S; SN8F中图分类号： TN92文献标志码： AControl System with 2.4GHz Wireless Transceiver and One-to-More FunctionLIANG Xin（Department of Electrical Engineering， NanJing Institute of Mechatronic Technology，NanJing 210016）Abstract：A control system with 2.4 GHz wireless transceiver and one-to-more function is designed. This system is based on RF technology， and the A7105 wireless transmission module is adopted to carry out 2.4GHz wireless communication between the sending end of STM8S control block， and theSN8F receiving end control chip is used to realize a pair of one point to multi-point function. The user can easily realize the monitoring and control of multiple circuit systems in the surrounding environment. The transmission distance of this system can be up to 20 meters， it has low power consumption， strong anti-interference， and strong practical value.Key words：RF technology; Wireless communication; A7105; STM8S; SN8F0;引言隨着无线通信技术的迅速发展，短距离无线通信的需求不断增加，各种类型、各个频段和基于各种不同架构的无线收发系统层出不穷。
S／L波段收发系统射频前端设计与实现
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４ １本振信号的 产生 ．
发射机完成 的主要 功能是调制 、 上变频、 功率放大 和滤波 。 发射机 的方案 比较 简单 ， 大 致可 以分为两种 ： 是将 调制和 上变频合二为 一 在一个 电路里完成 ， 这称 为直接 变 换 法 【 】。第 二种 先 在较 １
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５ 阶ＦＩ 滤波电路， Ｒ 实际调试中选用高Ｑ 值的磁 环 做绕 线 电感 ， 过 多次 仿真 和 经 实际调 试 ， 决 了中频 滤 波电路 解
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ＳＬ ／ 波段收发系统射频前端设计与实现
原艳宁 陕西凌云科技有限责任公司
３２ 发射单 元电路设 计 ． 本设计 方案 采用两次 变频 的超 外差 接收 在本 设计中发射单元 采用直接 变换法 ， 但 方 式 ， 外 差式 接 收机 的最 大 缺点是 组 合干 超 为了改善 经功 率放 大 或发 射后 的强信 号 会泄 扰 频率 点多， 中频信 号的 选取尤 为重要。一般 漏或 发射 回来影 响本 振 ， 牵引本振 频率 ， 一是 组 合干扰 设 计结 构要 求混 频产物 的组 合级数 将功 率放大 器的及其开关 远离本振单元 ， 二是 大于５ 时， 不会对 接收 灵敏度 造成 影响 。 级 将 选择 反向隔离度较高的 放大器。 本设计方案 中 组合 干扰 的计算公式 为： 发 射单元 的工作流 程为 ： 由频率合成器产生的 中频 ± 带宽 ＝ （ 频点 ± 宽） ｉ ± 带 × ｎ 一本振 载 波信号 ， 经两级放 大后 ， 将调 制信号 调制到 频 率 × ｍ±二本振频率 × ｋ 载 波频率上 ， 经过 滤波和 放大 后， 送给后 续功 在本 方案 中我们选 用的ｓ ４３ 是一 款集 ｉ１３ Ｏ、 它 放 单元， 由功放单元通过 发射天 线振子发送 出 成ＶＣ 环路滤波 器等电路的 频率合成器，
基于单片机的无线射频收发系统_课程设计报告
专业课程设计报告题目：基于单片机地射频无线收发系统南昌航空大学信息工程学院20 13 年 0 7 月 05 日基于单片机地无线射频收发系统摘要：随着现代电子技术地飞速发展，通信技术也取得了长足地进步.在无线通信领域,越来越多地通信产品大量涌现出来.但设计无线数据传输产品往往需要相当地无线电专业知识和价格高昂地专业设备，因而影响了用户地使用和新产品地开发.nRF24L01是一个为433MHz ISM频段设计地无线收发芯片，它为短距离无线数据传输应用提供了较好地解决办法, 使用nRF24L01降低了开发难度，缩短了开发周期，使产品能更快地推向市场.本文提出了一种应用于无线数据收发系统地设计思路及实现方案，给出了基于无线射频芯片nRF24L01和STC89C52单片机地无线数据传输模块地设计方法,详细分析了各部分实现原理，并对系统地传输距离、传输数据地正确性进行了测试.实验表明，该系统性能稳定，具有较强地抗干扰能力，有较强地实用价值.关键词：无线通信无线数据传输模块单片机射频目录前言 (1)1系统设计 (1)1.1系统设计 (2)1.2实现过程 (2)2系统组成 (2)2.1射频收发控制模块 (3)2.1.1 无线射频收发芯片nRF24L01介绍 (3)2.1.2稳压部分 (5)2.2单片机控制部分 (6)2.2.1 STC89C52RC功能介绍 (6)2.2.2内部结构 (6)2.2.3串口通信 (8)2.3显示部分 (10)3软件设计 (11)3.1主程序流程图 (11)3.2数据收发子程序流程图 (12)3.3键盘子程序流程图 (13)4测试结果及分析 (13)4.1硬件电路测试 (14)4.2系统测试 (14)4.2.1测试方法 (14)4.2.2功能测试及分析 (14)5结论 (16)6参考文献 (17)致谢 (18)附录1：无线发射系统电路图 (19)附录 2：发送程序 (20)前言伴随着短距离、低功率无线数据传输技术地成熟，无线数据传输被越来越多地应用到新地领域.与有线通信方式相比，无线通信以其不需铺设明线，使用便捷等一系列优点，在现代通信领域占重要地位.但以往地无线产品存在范围和方向上地局限.例如，一些无线产品在使用时，无法将信息反馈给控制者；还有一些无线产品不能很好地显示参数或状态信息，如果能在系统中增加一块小型液晶显示电路，产品不仅能向用户显示其状态或状态地改变，而且可以大大降低成本.正如人们所发现地，只要建立双向无线通信-双工通信并且选无线数据传输模块基于微功耗单片射频收发器NRF24L01设计，采用89C52单片机完成数据地处理和控制择成本低地收发芯片，就会出现许多新应用.本次设计主要是利用无线收发电路，加上单片机控制与液晶显示制成一套完整地数据收发系统.考虑到目前市场上地一些需求，设计地主要要求是方案成本低，体积小，低功耗，集成度高，尽量无需调外部元件，传输时间短，接口简单..第一章 系统设计1.1 系统设计无线数据传输系统有点对点，点对多点和多点对多点三种.本系统由于实际应用地需要，接收器和数据终端之间地数据传输通过NRF24L01进行，构成点对点无线数据传输系统.整个系统中，两数据终端之间地无线通信采用433MHz 地频段作为载波频率，收发通过串口通信. 无线数据收发系统可以分为无线收发控制电路、单片机控制电路、显示电路和按键电路四部分组成，系统原理框如图1-1所示：图1-1 无线数据收发系统原理图1.2 实现过程当我们需要发送数据时，使用按键来输入所需发送地信息.按键与单片机地STC89C52RC 地P3.2-P3.5口相接，单片机地 P1.0口控制信息地发送与接收，并且TXD 端与收发器输入端相连，通过TXD 将数据传入收发器，收发器接收到数据后，通过FSK 调制，将信号发送出去；接收端地收发器通过解调，将载波信号转换为数字信号，完成信息传输过程；收发器地输出端通过RXD 端将数字信号输入到单片机；单片机将数据传送到显示器，这样就完成了一次数据发送与接收并显示地过程.本系统采用地是半双工传送方式. 所谓半双工就是通信地双方均具有发送和接收信息地能力，信道也具有双向传输性能，但是，通信地任何一方都不能同时既发送信息又接收信息，即在指定地时刻，只能沿某一个方向传送信息.所以上述实现过程只介绍了由一方传送到另一方地过程，而相反方向与其原理相同.第二章 系统组成2.1射频收发控制模块该模块主要由NRF24L01构成，RF24L01是一款工作在2.4~2.5GHz 世界通用ISM 频段地单片无线收发器芯片.无线收发器包括：频率发生器、增强型SchockBurst模式控制器、功率放大器、晶体振荡器调制器、解调器.输出功率频道选择和协议地设置可以通过SPI接口进行设置. 2.1.1 无线收发芯片nRF24L01介绍1. 主要引脚功能图2-1NRF24L01引脚图表2-1 NRF24L01主要引脚说明表2. 内部结构图2-2NRF24L01无线收发芯片内部结构图3. NRF24L01无线模块特点：(1)GFSK 调制：(2)硬件集成 OSI 链路层；(3)具有自动应答和自动再发射功能。
SX1231的无线射频收发系统设计研究
SX1231的无线射频收发系统设计研究
中国政府为微功率（短距离）无线电应用增加了868MHz~ 868.6MHz的工作频率。其对无线电设备的射频要求如下：（1）发射功率限值：5mW（e.r.p）；（2）发射信号的占空比限值：1%；（3）载波频率容限：100×10-6；并把该类设备归类于“各类民用设备的无线电控制装置中。从上面的规定中可以看到，该频段可用带宽为600kHz，但并没有明确在该频道使用的带宽，数据速率以及调制方式方面要求，这就给予了应用很大的空间。本文主要是基于868MHz频段的要求，设计了比较简单通用的无线收发系统，该系统可适用于该频段的不同的无线传输应用。SX1231介绍及性能描述SX1231芯片是Semtech公司推出的一款高集成度、低功耗、多频段的UHF RF收发器。其工作电压为1.8V~3.6V，24引脚QFN封装，工作频率包括3155MHz、4335MHz、 8685MHz和915MHz无许可证的ISM频段；内部集成SIGMA-DELTA小数分频锁相环、功率放大器、唤醒定时器、数字调制解调器、66字节的发送和接收数据FIFO、数据包处理、数据加密功能AES，以及6个可配置的DIO等，所有主要的RF通信参数是可编程的，大多数可动态设定。采用16节的FIR通路滤波器，因而有好的选择性；发射功率可编程输出，从-18dBm到+17dBm；有多种调制解调方式：FSK、GFSK、MSK、GMSK和OOK等；SX1231在使用时所需的外部元件很少，1个32MHz的晶振、几个电容和电感就可组成一个高可靠性的收发系统，设计简单且成本低。SX1231在1.2kbps时的灵敏度高达-120dBm，主要用在无线抄表（AMR）、无线传感器网络、家庭和建筑物自动化、无线告警和安全系统、工业监视和控制等领域。无线射频收发系统设计系统总体方案无线射频收发系统的结构框图，由STM8L151K2单片机控制SX1231实现无线数据的收发。发送模块中的STM8L151K2将数据传送给SX1231，然后SX1231对数据进行包格式处理，包括增加前导码、同步字、CRC校验码，如果需要也可以对数据进行加密处理。最后数据包经天线发送给接收模块。接收模块对接收到的射频信号放大、解调、解包之后，再将数据送给主控制器STM8L151K2进行相应的处理，如送显示屏或PC数据处理中心等。该系统包括按键和液晶显示屏等人机交互界面，以及RS232接口，这实现了与PC的通信功能。
一种基于SX1231的无线数传模块的设计
一种基于SX1231的无线数传模块的设计李恒焕;隋振中【摘要】介绍了SX1231芯片的功能和特点,给出了一种基于SX1231芯片的无线数传模块的硬件和软件设计,通过该透明无线数传模块的灵敏度试验和应用实例,说明基于SX1231的无线模块的设计切实可行.【期刊名称】《河南机电高等专科学校学报》【年(卷),期】2011(019)002【总页数】4页(P5-8)【关键词】无线通信;射频收发芯片;SX1231;数传模块【作者】李恒焕;隋振中【作者单位】中国海洋石油总公司,北京,253000;北京和协航电科技有限公司,北京,100012【正文语种】中文【中图分类】TN919.72随着射频技术、集成电路技术的发展，大量容易使用的、几乎不需要增加多少外围分立器件就可以设计成一个无线收发器的无线射频芯片被研制出来。
目前常用的有Nordic公司生产的nrf903，TI公司生产的CC1000，ADI公司生产的ADF7021以及SEMTECH公司生产的S＝1231，这些芯片各有特点，在某些关键性指标上有一定的差异，其中前三种芯片支持几十K的无线通信数率和最大10dB的发射功率，前两种芯片的接收灵敏度比S＝1231平均低6dB左右，第三种芯片的接收灵敏度虽然与S＝1231的灵敏度相当，但是通信数率和发射功率低于S＝1231。
1 S＝1231芯片简介S＝1231是美国SEMTECH公司生产的射频收发芯片，将无线发射与接收功能集成在单一的QFN－24芯片上，芯片内集成了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制、FSK解调、VCO等电路，具有高速率、超低功耗等功能。
可以工作在包括 433MHz、868MHz和915MHz无需牌照的ISM(工业、科技、医疗)频段的很宽频带范围内。
其高集成度的体系结构只需极少的外部元件即可获得最大的设计灵活性，所有主要的通信参数都是可编程的，而且其中大部分可以动态设置。
全集成频率综合器的分辨率达到61Hz。
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图1 系统方框图
系统硬件设计
主控芯片选用ST公司推出的单片机STM8L151K2。STM8L151K2有1K bytes的RAM和8K bytes的Flash以及256bytes的EEPROM，片上集成了包括串口、SPI、I2C、ADC、触摸屏控制功能等外围模块接口，完全满足本系统对微控制器的要求；有多种电源管理模式(如等待模式、低功耗运行模式、低功耗等待模式等)。
初始化程序
初始化程序包括STM8L151K2的初始化以及SX1231的收发频率、工作模式、调制方式、数据速率以及数据包处理等寄存器的初始化配置。
系统上电后，STM8L151K2处于默认状态，根据系统功能需求重新进行初始化配置。SX1231也处于默认状态，需要进行配置才能工作。SX1231的初始化是一个重要的部分，正确的配置对系统最终的通信性能有很大的影响。
并把该类设备归类于“各类民用设备的无线电控制装置中。
从上面的规定中可以看到，该频段可用带宽为600kHz，但并没有明确在该频道使用的带宽，数据速率以及调制方式方面要求，这就给予了应用很大的空间。本文主要是基于868MHz频段的要求，设计了比较简单通用的无线收发系统，该系统可适用于该频段的不同的无线传输应用。
无线射频收发系统设计
系统总体方案
无线射频收发系统的结构框图，由STM8L151K2单片机控制SX1231实现无线数据的收发。发送模块中的STM8L151K2将数据传送给SX1231，然后SX1231对数据进行包格式处理，包括增加前导码、同步字、CRC校验码，如果需要也可以对数据进行加密处理。最后数据包经天线发送给接收模块。接收模块对接收到的射频信号放大、解调、解包之后，再将数据送给主控制器STM8L151K2进行相应的处理，如送显示屏或PC数据处理中心等。该系统包括按键和液晶显示屏等人机交互界面，以及RS232接口，这实现了与PC的通信功能。
系统测试条件及设置
该部分为本系统测试时的设置，根据不同的应用需求，部分设置可用作相应的变动。
电源电压：3.3V
频率：868.3MHz
数据速率：4.8kbps
频偏：5.0kHz
接收机带宽：10kHz
数据类型：PN15
功率设定：4dBm
测试结果
发射功率
从图4中可以看到，发射功率为6.86dBm。低于5mW（7dBm）的规范要求。
发射信号的占空比限值：1%
发射信号的占空比通常指在一定时间内，发射信号的时间与未发射信号的时间比值。这主要取决于应用的要求，但是对类似短距离无线通信，发射器的发射的时间是非常的小，适合于各种控制类应用。如抄表的应用中，每个月抄表一次，而且每次发射的时间都小于1秒，这个占空比远远小于1%。
图6 信道间隔和占用带宽
图7 邻信道功率
信道间隔和占用带宽
对于25kHz的信道间隔，允许的占用带宽为8.5kHz~16kHz之间。从图6的结果中可以看到，占有99%的能量的占用带宽为14.7247kHz，小于16kHz。
邻信道功率
在载波25kHz频率偏移处的功率须小于载波功率40dB。
接收灵敏度
接收灵敏度是-113.4dBm@0.1%。整个系统的接收链路预算为120.2dB。通信距离可以达到600m左右。
从测试结果可看出该系统具有很好的性能，精准的频率控制，高的接收灵敏度，可以满足于宽带的应用要求，而且结果也表明完全适合于窄带应用。完全满足于中国年微功率（短距离）无线电应用对于868MHz~868.6MHz频段的规范要求。在本系统的基础上，稍作改变就可适用于不同的应用环境。
图2 硬件设计原理图
SX1231接收端的输入阻抗可设置成50Ω和200Ω，通常设成200Ω，此时同一匹配值在全频段仍可获得很好的灵敏度。
SX123节省功耗方面有一些很重要的特性：
（1）工作电压范围宽：从1.8V~3.6V都可以正常工作，且任何特性都保持不变。特别是对于发射，工作电压低至1.8V时仍然保持相同的输出功率，即电压从1.8V~3.6V，输出功率都能到达17dBm或20dBm，不随电压而变。但是其他类似的芯片，输出功率则随着电压的下降而降低。这样一种特性，使得该系统能够使电池的利用最大化，延长电池的使用寿命，这对低功耗的应用来说具有非常重大的意义。
STM8L151K2可以通过SPI接口对SX1231的内部寄存器进行读写操作，灵活配置各项参数。通过4线SPI接口完成对SX1231的初始化配置、读写数据、访问FIFO等操作，使SX1231正常工作在发射、接收模式，完成数据在空中的传播。
SX1231是15脚~18脚的标准的SPI接口，DIO0~DIO5可以通过内部寄存器来配置成不同的中断信号。映射关系如表1所示，这样可以很方便地获取SX1231的工作状态。如果需要了解FIFO满、FIFO不是完全空，工作模式Ready，有效的数据包发送或接收、电池电压低、RSSI、PLL锁定等状态，都可以配置寄存器来把这些信号映射到DIO PIN，然后单片机STM8L151K2通过检测这些DIO PIN的电平来获得或者主动通知MCU某个状态发生。可用19脚（RXTX）控制射频收发开关以进行发射通路和接收通路的切换，高电平时为发射状态。图2中采用UPG2214TB射频开关，V1和V2分别为开关的控制脚。由于SX1231只有一个控制脚，因此增加一个三极管反相器就完成了开关的控制。21脚（RFIO）是发射和接收共用的PIN，但是该PIN的最高输出功率为13dBm。如果需要输出更高的功率（17dBm或20dBm），就必须把发射接至23脚（PABOOST），这时21脚（RFIO）只当作接收PIN。
基于STM8及UHF RF收发器SX1231的无线射频收发系统设计
2008年中国政府为微功率（短距离）无线电应用增加了868MHz~ 868.6MHz的工作频率。其对无线电设备的射频要求如下：
（1）发射功率限值：5mW（e.r.p）；
（2）发射信号的占空比限值：1%；
（3）载波频率容限：100×10-6；
无线收发模块之间的通信是以数据包的形式发送的，本系统定义的数据包格式如表2所示。
表2 本文系统定义的数据包格式
其中，Preamble(前导码)是一连串的10101010（0XAA）或01010101（0X55），其数量为0~655635字节，具体几个字节可以根据应用的需要来设定。前导码主要用来进行帧同步，接收机主要依靠前导码来进行有用信号识别，完成频率控制，以及自动增益控制、信号强度判断等动作以确保用最佳的状态接收正确的数据。SyncWord(同步字)在前导码之后，通过设定好的同步字来作为同步模式的标志码，也可以作为一个网络的ID，相同网络的设备用相同的同步码。而接下来的地址码（Address）可以作为网络内每个设备的ID，如果数据包中的地址于本设备的地址相同，则接收数据，否则不予处理。有效载荷（Message）是真正需要传输的数据。最后是CRC校验码，由芯片自动完成。
（2）可以在sleep/standby模式下读写寄存器：该特性节约了写FIFO时的功耗。在sleep模式下的电流为0.1μA，而在接收模式下的电流为16mA，节约了160000倍的功耗。
表1 DIO PIN 与信号的映射关系表
系统软件设计
系统中各主要功能模块均编成独立的函数由主程序调用。功能模块包括：初始化程序（包括初始化STM8L151K2、SX1231）、无线发送程序、无线接收程序等。无线发送程序负责写入数据载荷到SX1231，并根据通信协议来配置芯片的前导码、同步字及CRC校验码，最后SX1231把其组装成数据包将其发送出去；无线接收程序负责接收并处理数据。首先，SX1231接收到一个完整的数据包，之后逐步的把前导码、同步字以及CRC码去除，最后MCU从其FIFO中取出有效数据。
图ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 数据收发流程图
数据接收程序
程序完成STM8L151K2、SX1231的初始化后，配置寄存器写入相应的初始化RF控制字，把SX1231配置为接收状态。检测PayloadReady为高电平时，表明已经收到数据，然后MCU从FIFO中读取数据，并进行处理。如此循环直至完成接收。
系统测试结果
SX1231介绍及性能描述
SX1231芯片是Semtech公司推出的一款高集成度、低功耗、多频段的UHF RF收发器。其工作电压为1.8V~3.6V，24引脚QFN封装，工作频率包括3155MHz、4335MHz、 8685MHz和915MHz无许可证的ISM频段；内部集成SIGMA-DELTA小数分频锁相环、功率放大器、唤醒定时器、数字调制解调器、66字节的发送和接收数据FIFO、数据包处理、数据加密功能AES，以及6个可配置的DIO等，所有主要的RF通信参数是可编程的，大多数可动态设定。采用16节的FIR通路滤波器，因而有好的选择性；发射功率可编程输出，从-18dBm到+17dBm；有多种调制解调方式：FSK、GFSK、MSK、GMSK和OOK等；SX1231在使用时所需的外部元件很少，1个32MHz的晶振、几个电容和电感就可组成一个高可靠性的收发系统，设计简单且成本低。SX1231在1.2kbps时的灵敏度高达-120dBm，主要用在无线抄表（AMR）、无线传感器网络、家庭和建筑物自动化、无线告警和安全系统、工业监视和控制等领域。
数据发送程序
无线发送程序流程。完成STM8L151K2、SX1231的初始化后，配置寄存器写入相应的初始化RF控制字；然后通过SPI连续写寄存器向TX FIFO内写入需要发送的数据；再切换到发射模式。当数据发送完后，PacketSent寄存器置1，同时映射的DIO PIN会变成高电平通知MCU数据包发送完成。然后写数据到FIFO，发送，如此循环。直到所有数据发送完成，进入Sleep模式。
图4 发射功率