电路笔记 CN-0164 低功耗、长距离

电路笔记 CN-0164  低功耗、长距离
电路笔记
CN-0164
连接/参考器件
利用 ADI 公司产品进行电路设计
放心运用这些配套产品迅速完成设计。
欲获得更多信息和技术支持,请拨打 4006-100-006 或
访问www.analog.com/zh/circuits 。
ADF7020
ISM 频段 FSK/ASK 收发器
ADuC7060
低功耗、精密 ARM7TDMI 模拟微
控制器
ADP121
低静态电流、CMOS 线性调节器
低功耗、长距离ISM无线测量节点
电路功能与优势
理想情况下,无线测量节点具有低功耗、长距离特点,易于
系统内包含的低功耗温度测量节点每分钟唤醒一次,测量温
与不同传感器接口。通过配合使用ADI公司的三款器件,可
度并将结果以 10 kbps 速率发送到基节点,然后返回睡眠状
以实现平均电流消耗<70 μA、距离接近 1 km(无障碍)、数
态。基节点不断接收来自测量节点的数据包,并通过 UART
据速率达到每分钟一次传输的智能测量节点,同时维持 16 位
将信息发送到 PC,以便在“超级终端”内显示。
ADC性能(见图 1),使电路适合电池供电和自动化、远程检
测等应用。
图 1.低功耗远程ISM无线测量节点(简化示意图:未显示去耦和所有连接)
Rev.0
“Circuits from the Lab” from Analog Devices have been designed and built by Analog Devices
engineers. Standard engineering practices have been employed in the design and construction
of each circuit, and their function and performance have been tested and verified in a lab
environment at room temperature. However, you are solely responsible for testing the circuit
and determining its suitability and applicability for your use and application. Accordingly, in
no event shall Analog Devices be liable for direct, indirect, special, incidental, consequential or
punitive damages due to any cause whatsoever connected to the use of any “Circuit from the
Lab”. (Continued on last page)
One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A.
www.analog.com
Tel: 781.329.4700
Fax: 781.461.3113
©2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved.
电路笔记
CN-0164
ADuC7060精密模拟微控制器采用低功耗ARM7 内核,拥有多
第一个因素通过选择低功耗元件来解决,例如ADuC7060和
种精密模拟功能。由于内置片上多路复用器、数字可编程增
ADF7020。第二个因素即最大程度地减少系统活动,可通过
益放大器(PGA)、基准电压源、可编程电流源和 24 位Σ-Δ型
让系统尽可能长地处于非活动状态来实现。可以考虑在整数
ADC,该器件几乎可直接连接任何温度和桥式传感器。本例
与浮点算法间进行折衷,许多情况下整数就足够了,其执行
中选择的是 4 线式Pt100(100 Ω铂RTD)温度传感器。有关
时间更短,因此更省电。最后一个因素即缩短传送时间,可
测量电路的详情请参阅应用笔记AN-0970。
部分通过使 用开销最小 的协议实现 ,但更主要 的是使用
本应用选择的无线频段是低于 1GHz的免执照ISM(工业、科
ADF7020,该器件具有极高的接收器灵敏度和出色的带外抑
研和医用)频段。ADF7021收发器支持 431 MHz至 478 MHz
制性能,最大程度地提高数据包含有正确数据的概率。
及 862 MHz至 956 MHz范围内的频段,因此是必然选择。该
代码说明-概述
低功耗收发器所需的外部元件极少,可以轻松连接ADuC7060
系统大部分时间处于深度睡眠模式中,功耗为 50 μA至 60 μA
精密模拟微控制器,性能卓越。
(取决于环境温度)。定时器 2 每秒将系统唤醒一次。每 60
ADP121稳压器利用两节 1.5 V电池提供 2.5 V电源电压。该稳
秒执行一次ADC测量,将结果线性化并发送出去。定时器 2
压器的极低静态电流(无负载时为 11 μA)对尽可能延长电
可将系统从深度睡眠中唤醒;其他三个定时器无此功能。定
池寿命至关重要。
时器 2 是 16 位器件,
表示它采用 32 kHz时钟运行时每秒唤醒
一次(睡眠模式内)。启动ADC后,系统进入暂停模式(参
电路描述
连接ADF7020 ISM收发器和ADuC7060精密微控制器的是两
条总线。两者均为串行双向总线:其中一条总线负责配置收
发器,需要四个微处理器端口;另一条总线是数据总线,用
见ADuC7060数据手册)。这也是一个低功耗模式,尽管未低
至深度睡眠水平。完成后ADC将系统唤醒。根据ADC结果计
算温度值,将数据打包后发送。
于在控制器与收发器之间传输数据,该总线至少需要三个微
打包其实就是将适当数据放置在缓冲器内。此时数据包含一
处理器端口。在该应用中,使用的是两个端口,而非具有两
个 4 字节浮点温度值和一个 2 字节CRC(循环冗余校验)。
个中断的单个双向端口。这样虽然简化了软件,但必须使用
在更复杂的系统中,该数据之前还会添加节点地址标头、接
额外的二极管和电阻器,以分离输入和输出数据流。两个肖
收信号强度和其他信息。在将该缓冲数据发送至ADF7020收
特基二极管的并联组合确保了低于 200 mV的逻辑低电平。在
发器前,先发送一个 8 字节前导码(用于帮助同步接收节点)
相同封装中BAT54C有两个二极管
(连接引脚 1 和引脚 2 从而
和一个 3 字节同步字。后者是一个唯一的 3 字节数字,接收
得到并联配置)。ADuC7060上的所有数字端口均具有可编程
节点在接收数据包前会进行匹配检查。
上拉电阻;但也需要外部上拉电阻。对于 10 kbps的数据速率,
接收端上的硬件非常相似;配置一个ADF7020收发器随时接
4.7 kΩ的电阻效果不错。
收唯一的同步字。收到同步字后便接收数据包。数据通过
电路汲取的总电流取决于三个因素:个别元件在睡眠和活动
UART发送至PC。
模式中的要求、系统活动的时间以及收发器本身活动的时间。
图 2中显示的是测量节点和基础接收节点主环路的流程图。
此电路的源代码请访问以下地址:
www.analog.com/CN0164_Source_Code。
Rev. 0 | Page 2 of 5
电路笔记
CN-0164
图 2.测量和接收节点主环路流程图
代码说明-ADF7020 驱动器
ADF7020支持多种调制方案。本例中使用GFSK(高斯频移键
该信号通知ADuC7060处理器准备接收数据包。从数据包接收
控),该方案的优点是频谱效率极佳。在此模式中,ADF7020
的每一位均在 ADuC7060内产生一个中断。在中断服务程序
在发送和接收时均产生数据时钟。时钟上升沿(DATA CLK)
(ISR)中,读取位流并存储在缓冲器内。接收到数据包内的所
产生一个中断,使ADuC7060按图 3所示将数据逐位地放置在
有字节后,设置一个标志,指示新数据包已经收到。主环路
输出端口上。输出所有数据后,芯片选择解除,ADuC7060重
现在可通过校验和确认数据包的有效性。然后处理正确和完
新进入深度睡眠模式。
整的数据包。本例中通过UART将以上信息发送至PC进行显
在接收端上,ADF7020在接收到匹配的同步字后产生一个中
示。如图 4所示,同一ISR既可接收来自ADF7020 收发器的数
断(INT/LOCK端口在九个时钟周期内保持高电平)。
据,也可向其发送数据。
此电路的源代码请访问以下地址:
www.analog.com/CN0164_Source_Code。
Rev. 0 | Page 3 of 5
电路笔记
CN-0164
图 3. 数据 I/O 时序
图 4. 处理接收和发送数据的中断服务程序
Rev. 0 | Page 4 of 5
电路笔记
CN-0164
常见变化
数据手册和评估板
根据所需频率,可使用许多其他产品来代替ADF7020。例如,
ADF7020 Data Sheet
对于 2.4 GHz频段,ADF7242是很好的选择。
ADF7020 Evaluation Board
ADF7020 Device Drivers
ADuC7060 Data Sheet
ADuC7060 Evaluation System
进一步阅读
ADP121 Data Sheet
Source code for CN-0164
Looney, Mike. AN-0970 Application Note. RTD Interfacing and
Linearization Using an ADuC706x Microcontroller, Analog
Devices.
修订历史
10/10—Revision 0: Initial Version
(Continued from first page) "Circuits from the Lab" are intended only for use with Analog Devices products and are the intellectual property of Analog Devices or its licensors. While you may
use the "Circuits from the Lab" in the design of your product, no other license is granted by implication or otherwise under any patents or other intellectual property by application or use of the
"Circuits from the Lab". Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However, "Circuits from the Lab" are supplied "as is" and without warranties of any
kind, express, implied, or statutory including, but not limited to, any implied warranty of merchantability, noninfringement or fitness for a particular purpose and no responsibility is assumed by
Analog Devices for their use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from their use. Analog Devices reserves the right to change any "Circuits from
the Lab" at any time without notice, but is under no obligation to do so. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners.
©2010 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and
registered trademarks are the property of their respective owners.
CN09100sc-0-10/10(0)
w w w . a n a l o g . c o m
Rev. 0 | Page 5 of 5
Was this manual useful for you? yes no
Thank you for your participation!

* Your assessment is very important for improving the work of artificial intelligence, which forms the content of this project

Download PDF

advertisement

Languages