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RFM60无线模块在遥控器中的应用设计

来源:    作者:     发布时间:2015-04-20 12:22:43     点击数:

RFM60发射器的超低待机电流比许多现存解决方案低一个数量级,对于延长遥控器电池寿命来说这一区别点非常重要。

所有遥控器设计的最重要考虑因素之一,是最大限度地减小系统设计成本,这受到除元件成本外许多因素的影响,包括劳动力成本、库存、测试和制造产量。到目前为止,市场上占主导地位的低成本RF遥控器解决方案是使用MCU和基于表面声波(SAW)的RF发射器,如图4所示。

图4:基于SAW遥控发射器的简化原理图

这种设计的拓扑结构被广泛接受,主要是因为其低成本和简单。SAW设备与振荡器结构中的晶体管Q1产生共振形成载波频率,晶体管Q2提供输出功率放大和稳定运行所需的隔离功能。来自MCU的数据直接应用于SAW谐振器,形成OOK调制信号,来自MCU的GPIO6提供电压(VCC)到基于SAW的发射器。整个解决方案使用24个外部元件,包括MCU、一个旁路电容、为MCU提供时钟的石英晶体,带板内天线的PCB板和电容器。传统上,这已经成为最低分离元件成本的可靠射频传输解决方案。从系统成本的角度来看,较多的BOM数量增加了其他成本,如劳动力成本、库存和测试等费用,并降低了产量。

虽然基于SAW的发射器被广泛应用于遥控器(由于其较低的分离元件成本),但是旧有技术有许多缺点。除了大共模电感量RF组件所带来的较高系统成本外,基于SAW的发射器还有如下缺点:载波频率精度低、单频操作、仅支持OOK调制、性能稳定性差、对器件容差敏感、产量低。

与此相反,RFM60是一款完整的SoC遥控器IC,可在27-960MHz的连续频率范围内工作,并且包括最大输出功率高达+10dBm的可编程PA,自动天线调谐和为满足FCC、ETSI和ARIB无线电频率法规要求的PA一体电感器边沿速率控制。嵌入式8051 MCU为进行快速处理而进行了指令优化,具有512B内部RAM、4kB RAM,8kB OTP NVM、128b EEPORM, 12kB 函数库ROM和硬件加速的128b AES加密逻辑。1.8-3.6V供电范围、比超低功耗(10绕线型片式电感器nA)还少的待机电流以及触摸唤醒操作,使得RFM60成为纽扣电池应用的理想选择。图5是RFM60 SoC 发射器框图。

图5:RFM60框图

图6是一个使用RFM60的遥控器原理图,带有一个可选的LED灯用于按键操作时的指示。遥控器总的BOM(不包括可选的LED灯)包括一颗RFM60 IC功率电感、一颗旁路电电感器厂家容、带板载天线和电容的PCB。RFM60不仅总BOM数量少于基于SAW的发射器(3比24),而且RFM60也无需任何RF元件,因为所有元件都集成在了芯片内部。此外,RFM60器件的自动天线调谐功能保证了稳定可靠的输出功率,并且通过放宽制造工艺中的公差范围(因为高精确的天线匹配不再需要),降低了系统成本。

图6:使用RFM60的遥控器简图

使用RFM60设计的遥控器克服了传统RF发射器所面临的许多问题。RFM60利用天线调谐特性消除了困难且繁琐的RF匹配问题,同时也降低了高成本的RF设计费用,缩短了上市时间。

使用集成在12kB ROM中的RFM60发射器函数库进行遥控器软件开发是非常容易的。该库包括按键服务、AES加密、编码模块、电池电压检测和其他有用的遥控功能,从而降低代码大小,加速上市。


图7:RFM60遥控器控制流程图

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