Sub-GHz 无线电介绍
sub-GHz无线电是一种超低功耗sub-GHz无线电,工作在150-960MHz ISM频段。
在发送和接收中采用LoRa和(G)FSK调制,仅在发送中采用BPSK/(G)MSK调制,可以在距离、数据速率和功耗之间实现最佳权衡。
这款sub-GHz无线电符合LoRaWAN®规范v1.0和无线电法规,如ETSI EN 300 220, EN 300 113, EN 301 166, FCC CFR 47 part 15, 24, 90, 101和ARIB STD-T30, T-67, T-108。
sub-GHz无线电包括:
- 模拟前端收发器,其RFO_LP引脚输出最大功率为+15dbm,RFO_HP引脚输出最大功率为+22dbm
提供下列调制方案的数据调制解调器组: - LoRa Rx/Tx,带宽(BW)从7.8 - 500 kHz,扩频因子(SF) 5 - 12,比特率(BR)从0.013到17.4 Kbit/s(实际比特率)
- 速率为0.6 ~ 300kbit /s的FSK和GFSK Rx/Tx
- (G)速率为0.1 ~ 10kbit /s的MSK Tx
- BPSK Tx仅与比特率为100和600比特/秒
- 包括所有数据处理和sub-GHz无线电配置控制的数字控制
- 高速时钟生成器
Sub-GHz无线电一般描述
图Sub-GHz无线电系统框图
sub-GHz无线电提供一个内部处理单元来处理与系统CPU的通信。
通信由通过SPI接口发送的命令处理,并且使用一组中断来发送事件信号。BUSY信息是操作活动的信号,用于指示何时无法接收到低于GHz的无线电命令。
发送器
发射链包括调制解调器的调制输出,该调制解调器直接调制RF-PLL。
位流的可选预滤波可以使能,以减少邻近信号的功率,这也取决于所选的调制方案。RF-PLL的调制信号直接驱动高输出功率PA或低输出功率PA。
传输数据包的有效载荷大小取决于调制方案。
发射机高输出功率
通过RFO_HP射频引脚支持传输高达+22dBm的高输出功率。
接收器
接收器具有自动I和Q校准,提高了图像抑制。
在使用接收器之前,校准在启动时自动完成,并且可以通过命令请求。
接收机支持LoRa、(G)MSK和(G)FSK调制。接收到的数据包有效载荷大小取决于调制方案。
RF-PLL
射频锁相环用作频率合成器,用于产生发射链和接收链的本振频率(flo)。
RF-PLL使用自动校准,并使用32MHz HSE32基准。
sub-GHz无线电覆盖150~960MHz范围内的所有连续频率。
调制频率
除特定的高带宽设置外,sub-GHz无线电接收器主要在低中频配置下工作。
电源管理
该器件嵌入两个不同的稳压器:一个LDO和一个DC/DC(SMPS)。
SMPS可以通过软件选择开关,以提高电源效率。
由于LDO和SMPS并联工作,所以SMPS的接通对用户是透明的,只影响功率效率。
供电方案
器件要求VDD工作电压在1.8V~3.6V之间。
可以为特定的外设提供几个独立的电源:
VDD是用于I/O的外部电源,系统模拟块如复位、电源管理、内部时钟和低功耗调节器。它通过外部VDD引脚提供。
VDDSMPS是SMPS降压转换器的外部电源。
它通过VDDSMPS电源引脚对外提供,必须连接到与VDD相同的电源
LDO或SMPS降压转换器工作模式可通过以下方式配置:
- 通过MCU使用SMPSEN设置PWR控制寄存器,这依赖于MCU系统的工作模式(运行,停止,待机或关机)。
- 通过sub-GHz无线电使用SetRegulatorMode()命令和Sub-GHz无线电工作模式(睡眠,校准,待机,待机与HSE32或活动)。
当POR和NRST复位后,将选择LDO模式,SMPS选择优先于LDO选择。
电源监测器
该器件集成了上电复位/下电复位,以及断电复位(BOR)。
不能关闭BOR0级别。其它BOR级别可以通过用户选项启用。启用后,除关机模式外,BOR在所有电源模式下都是活动的。
通过option字节可以选择5个BOR阈值。
上电时,BOR使设备处于复位状态,直到电源电压VDD达到指定的VBORx阈值:
- 当VDD低于所选阈值时,设备复位。
- 当VDD超过VBORx上限时,设备复位释放,系统启动。
该器件具有嵌入PVD(可编程电压检测器),可监控VDD电源并将其与VPVD阈值进行比较。
当VDD低于VPVD阈值和VDD高于VPVD阈值时,会产生中断。
然后中断服务程序可以生成警告信息或将MCU置于安全状态。
PVD由软件启用,可以配置为监控sub-GHz无线电操作所需的VDD供电水平。
此外,这些器件嵌入了一个PVM(外设电压监视器),它将独立电源电压VDDA与固定阈值进行比较,以确保外设在其功能供电范围内。
最后,当VDD过低而无法操作sub-GHz无线电时,无线电寿命终止监视器提供有关VDD电源的信息。
当达到EOL水平时,软件必须以安全的方式停止所有无线电活动。
线性稳压器
两个嵌入式线性稳压器提供所有的数字电路,除了备用电路和备用域。
主调节器(MR)输出电压(VCORE)可以通过软件编程到两个不同的功率范围(范围1和范围2),以根据系统最大工作频率优化消耗。
电压调节器在复位后总是使能。根据应用模式,VCORE电源由主稳压器或低功率稳压器(LPR)提供。
VBAT操作
VBAT引脚用于在没有外部电池和外部超级电容的情况下,从外部电池、外部超级电容或从VDD为设备VBAT域(RTC、LSE和备份寄存器)供电。
VBAT模式下有三个防篡改检测引脚。
VBAT操作在VDD不存在时自动激活。
内置VBAT电池充电电路,当VDD存在时可以激活。
低功耗模式
该器件支持多种低功耗模式,以实现低功耗、短启动时间、可用外设和可用唤醒源之间的最佳折衷。
默认情况下,在系统或上电复位后,微控制器处于运行模式,范围1。
用户可以选择以下低功耗模式之一:
- 休眠模式:CPU时钟关闭,所有外设包括CPU核心外设(包括NVIC、SysTick)都可以运行,当发生中断或事件时唤醒CPU。
- 低功耗运行模式(LPRun):当系统时钟频率降低到2MHz以下时,代码从SRAM或闪存执行。稳压器在低功率模式,以尽量减少工作电流。
- 低功耗睡眠模式(LPSleep):从LPRun模式进入。
- 停止0和停止1模式:保留SRAM1、SRAM2和所有寄存器的内容。VCore域内所有时钟停止。PLL、MSI、HSI16被禁用。