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基于Si4432和SX1212間無線通信的實現

來源：深圳市思為無線科技有限公司 2015年08月08日 10:10

來源：原創　 作者：　 發布時間：　 2015-7-27 點擊數： 66

一、引言

在為客戶提供和RF定制的過程中，我們發現由于功能要求升級和產品更新換代等原因，經常會遇到需要內嵌不同無線芯片的模塊能相互通信的問題，但芯片間的規格、參數、數據格式的各種區別讓人不知從何著手。

本次測試選用的是深圳市思為無線科技有限公司自主研發的RF模塊RF4432PRO(內嵌Si4432芯片)和RF4463PRO（內嵌Si4463芯片），并描述了詳細實驗過程、硬件接口和相關示例程序，希望為解決不同無線芯片間的通信問題提供一個參考的方法。

深圳市思為無線科技有限公司是一家專注于RF及傳感器類模塊應用開發的技術、服務及銷售型公司。其針對不同的射頻芯片開發了多種應用模塊和方案。目前產品覆蓋有20mW、100mW、500mW、1W、2W、3W、5W 等不同功率等級；SPI、UART(含TTL/RS232/RS485及USB)等多種通訊接口; 315/ 433/470/868/915 MHz及2.4 GHz等不同工作頻率，總共上百種模塊。多年的沉淀和積累使得深圳市思為無線科技有限公司在射頻應用的軟硬件方面都有著強勁的研發實力和豐富的應用經驗。

二、實驗系統硬件設計

1. 芯片性能和特點

2.系統硬件設計

實驗系統硬件使用了無線模塊RF4432PRO和RF4463PRO及其相應的DEMO演示板。RF4432PRO和RF4463PRO模塊內含了經嚴格測試通過的工業級高性能的芯片應用電路。將各模塊通過插針連接在一起，便完成了硬件平臺的搭建。通過DEMO演示板中單片機的SPI口控制，兩個無線收發模塊之間相互通信，從而實現數據的無線傳輸。

無線模塊DEMO演示板（如下圖2）是配合無線前端收發模塊，為方便客戶調試程序、測試距離而研發的開發板。該DEMO演示板外置無線模塊引腳，設置參數可掉電保存。用戶可通過按鍵設置修改模塊的工作頻率、發射功率以及通訊速率等相關參數。DEMO演示板共有5種工作模式，如表2。

表3和表4分別是RF4463PRO模塊和RF4432PRO模塊的腳位定義，具體可見深圳市思為無線科技有限公司中的RF4432PRO規格書和RF4463PRO規格書。

三、無線模塊工作原理

無線信號的發射和接收是將信號調制和解調的過程。無論是相同還是不同的無線模塊通信，發射和接收兩部分調制格式、調制速率和頻率、頻偏和接收帶寬等調制參數的差別都會導致模塊之間無法通信的情況。

3.1 SPI總線控制時序

RF4432PRO和RF4463PRO模塊與單片機的通信是RF模塊根據單片機通過SPI總線寫入的控制命令和數據將無線信號發射出去，并將接收到的數據和自身的相關信息通過SPI總線傳送給單片機。Si4432與Si4463的SPI時序稍有區別。

3.2 測試模式

RF4432PRO和RF4463PRO模塊的DEMO演示板都有常發和常收兩種測試模式，便于調試程序。RF4432PRO和RF1212模塊在DEMO演示板測試模式下共同點是不停地傳送“101010......”，并可在相應引腳看到接收的實時波形。

3.3 正常模式

RF4432PRO和RF4463PRO模塊的DEMO演示板的正常收發模式運行在Si4432和Si4463的PH+FIFO模式。

Si4432與Si4463都配置了64字節的FIFO及相應的數據包處理功能。該模式下，芯片自動添加和偵測前導碼、同步字、校驗等，并通過中斷表示通信狀態，大大方便了通信過程。在正常模式下通信，必須保證通信的兩個模塊的數據包格式設置*一致，否則芯片將無法產生中斷。

3.4 總結

對比Si4432和Si4463芯片的數據包格式如表5。可以發現除了Si4463的數據包中可分為多個部分并各自設CRC校驗外，其余部分基本一致。為保證兩個芯片可以通信，將測試數據包格式設置如表6。

	Si4432	Si4463
前導碼Preamble	1~8 Bytes	1~8 Bytes
同步字Sync Word	1~4 Bytes	1~4 Bytes
字頭TX Header	√	√
數據長度Packet Length	√	√
數據DATA	0~64 Bytes	0~64 Bytes
CRC	0~2 Bytes	0,2,4 Bytes

表5： Si4432與Si4463數據包格式對比

		前導碼	同步字	字頭	數據
長度	Si4432	8 Bytes	2 Bytes	4 Bytes	10 Bytes
長度	Si4463	8 Bytes	2 Bytes	4 Bytes	10 Bytes
內容	Si4432	“010101...”	0xb42b	“sw”	“ABCDEFGHIm”
內容	Si4463	“010101...”	0xb42b	“sw”	“ABCDEFGHIm”

表6：測試數據包格式

四、具體調試過程

系統通信采用的射頻參數設置為：收發頻率433.0 MHz、頻偏20 KHz、RF速率：1.2 Kbps。發送的數據格式如表6所示。

為確保RF4432PRO和RF4463PRO模塊都能正常工作和提供參考波形，首先分別使相同模塊能在該設置下使用DEMO演示板的正常模式通信。

4.1 對比接收與發射波形

數據包模式由于芯片自動處理數據，只顯示結果，不利于程序的調試。因此我們使用DEMO演示板測試模式和外置引腳，通過同步觀察發送和接收波形這種zui直觀的方式，來判斷通信質量的好壞。

將RF4432PRO和RF4463PRO的GPIO2和GPIO1設置為Rx Data output功能輸出，使接收的數據可以分別從GPIO2和GPIO1腳上實時輸出。使用邏輯分析儀來同步觀察RF4463PRO和RF4432PRO模塊發射、接收的波形并做相應的對比。如圖10，可發現RF4432PRO和RF4463PRO能正確接收對方的發射信號。

4.2 數據包模式接收

RF4432PRO模塊和RF4463PRO模塊互相接收波形正確，因此保留射頻參數，將DEMO演示板的工作模式設為正常模式，看能否讓芯片產生中斷。發現沒有RF4432PRO模塊和RF4463PRO模塊都沒有產生接收中斷。

分別將DEMO演示板設置成RF4432PRO正常發射、RF4463PRO測試接收，RF4463PRO正常發射、RF4432PRO測試接收，對比RF4432PRO和RF4463PRO發射的數據包波形，發現兩模塊的數據包格式設置不一致。

5.2 軟件結果

圖19中4432IRQ為RF4432PRO中斷引腳，4463IRQ為RF4463PRO的中斷引腳。可見每個發送中斷都有相應的接收中斷。

六、示例程序

實驗的關鍵在于RF4432PRO和RF4463PRO模塊的初始化設置部分，其余與相同模塊間的通信程序一致。將以下測試可行的RF4432PRO和RF4463PRO模塊初始化代碼直接代入通信程序，即可實現RF4432PRO和RF4463PRO模塊間的通信。本實驗使用的完整測試程序可見深圳市思為無線科技有限公司的RF4432 DEMO CODE和RF4463 DEMO CODE。

6.1 RF4432PRO初始化示例

void SI4432_init(void)

{

ItStatus1 = spi_rw(0x03,0x00); // clr RF interrupt factor

ItStatus2 = spi_rw(0x04,0x00);

SpiWriteCfg(0x06|0x80, 0x00); // Set RF interrupt

SpiWriteCfg(0x07|0x80, SI4432_PWRSTATE_READY); // enter ready mode

SpiWriteCfg(0x09|0x80, 0x7f); // load cap = 12P

SpiWriteCfg(0x0a|0x80, 0x05); // output clk set

SpiWriteCfg(0x0b|0x80,0xea); // gpio0 for digital output

SpiWriteCfg(0x0c|0x80,0xea); // gpio0 for digital output

SpiWriteCfg(0x0d|0x80, 0xf4); // GPIO 2 = rx data

SpiWriteCfg(0x70|0x80, 0x2c);

SpiWriteCfg(0x1d|0x80, 0x40); // enable afc

// 1.2K bps setting

SpiWriteCfg(0x1c, 0x16); // according to Silabs's excel

SpiWriteCfg(0x20, 0x83);

SpiWriteCfg(0x21, 0xc0);

SpiWriteCfg(0x22, 0x13);

SpiWriteCfg(0x23, 0xa9);

SpiWriteCfg(0x24, 0x00);

SpiWriteCfg(0x25, 0x04);

SpiWriteCfg(0x2a, 0x14);

SpiWriteCfg(0x72, 0x20);

SpiWriteCfg(0x6e, 0x09);

SpiWriteCfg(0x6f, 0xd5);

SpiWriteCfg(0x70, 0x2c);

// 1.2K bps setting end

SpiWriteCfg(0x30|0x80, 0x88); // enable packet handler, msb first, enable crc,

SpiWriteCfg(0x32|0x80, 0xff); // 0x32address enable for headere byte 0, 1,2,3, receive header check for byte 0, 1,2,3

SpiWriteCfg(0x33|0x80, 0x4a); // header 3, 2, 1,0 used for head length, fixed packet length,

SpiWriteCfg(0x34|0x80, 64); // preamble = 64 nibbles

SpiWriteCfg(0x35|0x80, 0x20); // preamble detection = 20 bit

SpiWriteCfg(0x36|0x80,b4); // sync word = 0xb42b

SpiWriteCfg(0x37|0x80,2b);

SpiWriteCfg(0x38|0x80, 0x00);

SpiWriteCfg(0x39|0x80, 0x00);

SpiWriteCfg(0x3a|0x80, 's'); // tx header

SpiWriteCfg(0x3b|0x80, 'w');

SpiWriteCfg(0x3c|0x80, 'w');

SpiWriteCfg(0x3d|0x80, 'x');

SpiWriteCfg(0x3e|0x80, 10); // total tx 10 byte

SpiWriteCfg(0x3f|0x80, 's'); // check hearder

SpiWriteCfg(0x40|0x80, 'w');

SpiWriteCfg(0x41|0x80, 'w');

SpiWriteCfg(0x42|0x80, 'x');

SpiWriteCfg(0x43|0x80, 0xff); // all the bit to be checked

SpiWriteCfg(0x44|0x80, 0xff); // all the bit to be checked

SpiWriteCfg(0x45|0x80, 0xff); // all the bit to be checked

SpiWriteCfg(0x46|0x80, 0xff); // all the bit to be checked

SpiWriteCfg(0x6d|0x80, 0x07); // maximum ouput power

SpiWriteCfg(0x79|0x80, 0x0); // non hop

SpiWriteCfg(0x7a|0x80, 0x0); // non hop

SpiWriteCfg(0x71|0x80, 0x22); // FiFo, FSK , not need clk

SpiWriteCfg(0x72|0x80, 0x50); // deviation: 50KHz

SpiWriteCfg(0x73|0x80, 0x0); // no frequency offset

SpiWriteCfg(0x74|0x80, 0x0); // no frequency offset

SpiWriteCfg(0x75|0x80,0x53);

SpiWriteCfg(0x76|0x80,0x57);

SpiWriteCfg(0x77|0x80,0x80); // frequency:433.5 MHz

}

6.2 RF4463初始化示例

const unsigned char RF_MODEM_CLKGEN_BAND_1_data[] = {RF_MODEM_CLKGEN_BAND_1};

//according to Silabs's wireless development suite

const unsigned char RF_FREQ_CONTROL_INTE_8_data[] = {RF_FREQ_CONTROL_INTE_8};

const unsigned char RF_POWER_UP_data[] = { RF_POWER_UP};

const unsigned char RF_GPIO_PIN_CFG_data[] = { RF_GPIO_PIN_CFG};

const unsigned char RF_GLOBAL_XO_TUNE_1_data[] = { RF_GLOBAL_XO_TUNE_1};

const unsigned char RF_GLOBAL_CONFIG_1_data[] = { RF_GLOBAL_CONFIG_1};

const unsigned char RF_FRR_CTL_A_MODE_4_data[] = { RF_FRR_CTL_A_MODE_4};

const unsigned char RF_PREAMBLE_TX_LENGTH_9_data[] = { RF_PREAMBLE_TX_LENGTH_9};

const unsigned char RF_SYNC_CONFIG_5_data[] = { RF_SYNC_CONFIG_5};

const unsigned char RF_PKT_CRC_CONFIG_1_data[] = { RF_PKT_CRC_CONFIG_1};

const unsigned char RF_PKT_CONFIG1_1_data[] = { RF_PKT_CONFIG1_1};

const unsigned char RF_PKT_LEN_3_data[] = { RF_PKT_LEN_3};

const unsigned char RF_PKT_FIELD_1_LENGTH_12_8_12_data[]={ RF_PKT_FIELD_1_LENGTH_12_8_12};

const unsigned char RF_PKT_FIELD_4_LENGTH_12_8_8_data[] = { RF_PKT_FIELD_4_LENGTH_12_8_8};

const unsigned char RF_MODEM_FREQ_DEV_0_1_data[] = { RF_MODEM_FREQ_DEV_0_1};

const unsigned char RF_MODEM_AGC_CONTROL_1_data[] ={ RF_MODEM_AGC_CONTROL_1};

const unsigned char RF_MATCH_VALUE_1_12_data[] ={ RF_MATCH_VALUE_1_12};

const unsigned char RF_MODEM_RSSI_COMP_1_data[] = { RF_MODEM_RSSI_COMP_1};

const unsigned char RF_MODEM_MOD_TYPE_12_data[]= {RF_MODEM_MOD_TYPE_12};

const unsigned char RF_MODEM_TX_RAMP_DELAY_8_data[]= {RF_MODEM_TX_RAMP_DELAY_8};

const unsigned char RF_MODEM_BCR_OSR_1_9_data[]={RF_MODEM_BCR_OSR_1_9};

const unsigned char RF_MODEM_AFC_GEAR_7_data[]={RF_MODEM_AFC_GEAR_7};

const unsigned charRF_MODEM_AGC_WINDOW_SIZE_9_data[]={RF_MODEM_AGC_WINDOW_SIZE_9};

const unsigned char RF_MODEM_OOK_CNT1_11_data[]={RF_MODEM_OOK_CNT1_11};

const unsigned char RF_MODEM_CHFLT_RX1_CHFLT_COE13_7_0_12_data[]=

{RF_MODEM_CHFLT_RX1_CHFLT_COE13_7_0_12};

const unsigned char RF_MODEM_CHFLT_RX1_CHFLT_COE1_7_0_12_data[]

={RF_MODEM_CHFLT_RX1_CHFLT_COE1_7_0_12};

const unsigned char RF_MODEM_CHFLT_RX2_CHFLT_COE7_7_0_12_data[]=

{RF_MODEM_CHFLT_RX2_CHFLT_COE7_7_0_12};

const unsigned char RF_SYNTH_PFDCP_CPFF_7_data[]={RF_SYNTH_PFDCP_CPFF_7};

void SI4463_init(void)

{

U8 app_command_buf[20],i;

//spi_write(0x07, RF_GPIO_PIN_CFG_data);

app_command_buf[0] = 0x13; // SET GPIO PORT

app_command_buf[1] = 0x14; // gpio 0 ,Rx data

app_command_buf[2] = 0x02; // gpio1, output 0

app_command_buf[3] = 0x21; // gpio2, hign while in receive mode

app_command_buf[4] = 0x20; // gpio3, hign while in transmit mode

app_command_buf[5] = 0x27; // nIRQ

app_command_buf[6] = 0x0b; // sdo

spi_write(7, app_command_buf);

// spi_write(0x05, RF_GLOBAL_XO_TUNE_1_data);

app_command_buf[0] = 0x11;

app_command_buf[1] = 0x00;

app_command_buf[2] = 0x01;

app_command_buf[3] = 0x00;

app_command_buf[4] = 98; // freq adjustment

spi_write(5, app_command_buf);

// spi_write(0x05, RF_GLOBAL_CONFIG_1_data);

app_command_buf[0] = 0x11;

app_command_buf[1] = 0x00;

app_command_buf[2] = 0x01;

app_command_buf[3] = 0x03;

app_command_buf[4] = 0x40; // tx = rx = 64 byte,PH,high performance mode

spi_write(5, app_command_buf);

spi_write(0x08, RF_FRR_CTL_A_MODE_4_data); // disable all fast response register

// spi_write(0x0D, RF_PREAMBLE_TX_LENGTH_9_data); // set Preamble

app_command_buf[0] = 0x11;

app_command_buf[1] = 0x10;

app_command_buf[2] = 0x09;

app_command_buf[3] = 0x00;

app_command_buf[4] = 0x08; // 8 bytes Preamble

app_command_buf[5] = 0x14; // detect 20 bits

app_command_buf[6] = 0x00;

app_command_buf[7] = 0x0f;

app_command_buf[8] = 0x32; // no manchest.1010...

app_command_buf[9] = 0x00;

app_command_buf[10] = 0x00;

app_command_buf[11] = 0x00;

app_command_buf[12] = 0x00;

spi_write(13, app_command_buf); //

// RF_SYNC_CONFIG_5_data, // set sync

app_command_buf[0] = 0x11;

app_command_buf[1] = 0x11;

app_command_buf[2] = 0x05;

app_command_buf[3] = 0x00;

app_command_buf[4] = 0x01; // no manchest , 2 bytes

app_command_buf[5] = 0x2d; // sync byte3

app_command_buf[6] = 0xd4; // sync byte2

app_command_buf[7] = 0x00; // sync byte1

app_command_buf[8] = 0x00; // sync byte0

spi_write(9, app_command_buf);

// packet crc

app_command_buf[0] = 0x11;

app_command_buf[1] = 0x12;

app_command_buf[2] = 0x01;

app_command_buf[3] = 0x00;

app_command_buf[4] = 0x80; // no crc

spi_write(5, app_command_buf);

// packet gernale configuration

app_command_buf[0] = 0x11;

app_command_buf[1] = 0x12;

app_command_buf[2] = 0x01;

app_command_buf[3] = 0x06;

app_command_buf[4] = 0x02; // CRC MSB， data MSB

spi_write(5, app_command_buf);

// spi_write(0x07, RF_PKT_LEN_3_data);

app_command_buf[0] = 0x11;

app_command_buf[1] = 0x12;

app_command_buf[2] = 0x03;

app_command_buf[3] = 0x08;

app_command_buf[4] = 0x00;

app_command_buf[5] = 0x00;

app_command_buf[6] = 0x00;

spi_write(7, app_command_buf);

app_command_buf[0] = 0x11;

app_command_buf[1] = 0x12;

app_command_buf[2] = 0x0c;

app_command_buf[3] = 0x0d;

app_command_buf[4] = 0x00;

app_command_buf[5] = 14; //header(4)+10 bytes

app_command_buf[6] = 0x04;

app_command_buf[7] = 0xaa;

app_command_buf[8] = 0x00;

app_command_buf[9] = 0x00;

app_command_buf[10] = 0x00;

app_command_buf[11] = 0x00;

app_command_buf[12] = 0x00;

app_command_buf[13] = 0x00;

app_command_buf[14] = 0x00;

app_command_buf[15] = 0x00;

spi_write(16, app_command_buf); // set length of Field 1 -- 4

// spi_write(0x0C, RF_PKT_FIELD_4_LENGTH_12_8_8_data);

app_command_buf[0] = 0x11;

app_command_buf[1] = 0x12;

app_command_buf[2] = 0x08;

app_command_buf[3] = 0x19;

app_command_buf[4] = 0x00;

app_command_buf[5] = 0x00;

app_command_buf[6] = 0x00;

app_command_buf[7] = 0x00;

app_command_buf[8] = 0x00;

app_command_buf[9] = 0x00;

app_command_buf[10] = 0x00;

app_command_buf[11] = 0x00;

spi_write(12, app_command_buf);

spi_write(0x10, RF_MODEM_MOD_TYPE_12_data);

spi_write(0x05, RF_MODEM_FREQ_DEV_0_1_data);

spi_write(0x0C, RF_MODEM_TX_RAMP_DELAY_8_data);

spi_write(0x0D, RF_MODEM_BCR_OSR_1_9_data);

spi_write(0x0B, RF_MODEM_AFC_GEAR_7_data);

spi_write(0x05, RF_MODEM_AGC_CONTROL_1_data);

spi_write(0x0D, RF_MODEM_AGC_WINDOW_SIZE_9_data);

spi_write(0x0F, RF_MODEM_OOK_CNT1_11_data);

// spi_write(0x05, RF_MODEM_RSSI_COMP_1_data);

app_command_buf[0] = 0x11;

app_command_buf[1] = 0x20;

app_command_buf[2] = 0x01;

app_command_buf[3] = 0x4e;

app_command_buf[4] = 0x40;

spi_write(5, app_command_buf);

spi_write(0x10, RF_MODEM_CHFLT_RX1_CHFLT_COE13_7_0_12_data);

spi_write(0x10, RF_MODEM_CHFLT_RX1_CHFLT_COE1_7_0_12_data);

spi_write(0x10, RF_MODEM_CHFLT_RX2_CHFLT_COE7_7_0_12_data);

// RF_PA

app_command_buf[0] = 0x11;

app_command_buf[1] = 0x22;

app_command_buf[2] = 0x04;

app_command_buf[3] = 0x00;

app_command_buf[4] = 0x08;

app_command_buf[5] = 127; // set max power

app_command_buf[6] =0x00;

app_command_buf[7] = 0x3d;

spi_write(8, app_command_buf);

spi_write(0x0B, RF_SYNTH_PFDCP_CPFF_7_data);

// header match

app_command_buf[0] = 0x11;

app_command_buf[1] = 0x30;

app_command_buf[2] = 0x0c;

app_command_buf[3] = 0x00;

app_command_buf[4] = 's';

app_command_buf[5] = 0xff;

app_command_buf[6] = 0x40;

app_command_buf[7] = 'w';

app_command_buf[8] = 0xff;

app_command_buf[9] = 0x01;

app_command_buf[10] = 'w';

app_command_buf[11] =0xff;

app_command_buf[12] =0x02;

app_command_buf[13] = 'x';

app_command_buf[14] = 0xff;

app_command_buf[15] = 0x03;

spi_write(16, app_command_buf);

spi_write(5, RF_MODEM_CLKGEN_BAND_1_data);

spi_write(12, RF_FREQ_CONTROL_INTE_8_data); // set frequency =433.5

7 總結

本文描述了深圳市思為無線科技有限公司的無線收發模塊通信RF4432PRO和RF4463PRO間的詳細實現過程、硬件接口和示例程序，經實驗驗證可行。實現通信的基本方法是將RF4432PRO和RF4463PRO設置相同射頻參數及數據格式。這個方法也可以引申至其他不同無線模塊和無線芯片的通信。如遇到與文中不同的實驗現象，對實驗過程有疑問或其他想法歡迎與我們進行技術交流。

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