蓝牙无线电调制解调器Siw1701原理与应用

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 摘要：Siw1701无线电调制解调器是用来解决蓝牙无线通信用的单片集成电路。芯片内部包含一个2.4GHz无线电收发器、GFSK调制解调器和数字控制功能电路。Siw1701可与Siw1750/1760链接控制或者其它微控制器组合，构成蓝牙无线通信产品。

    关键词：蓝牙 调制解调器 嵌入式 无线收发器

1 SiW1701简介

SiW1701无线电调制解调器是Silicon Wave's Odyssey公司推出的用来解决蓝牙无线通信用的IC，频率范围2400～2800MHz，接收机灵敏度-80～85dBm，射频输出发射功率-4～+4dBm，睡眠模式电流消耗7～90μA。SiW1701完全符合蓝牙1.1规格，适合2级或3级发射功率分类，或者有外部电路的一级功率分类。直接转换的无线电结构与集成的VCO和频率合成器只需要很少外部组件。集成的模拟/数字转换电路转换在无线电和GFSK调制解器之间I/O信号。完整的GFSK调制解调器包含数字调制器。信道时限校正和比特限制器。集成的0dBm发射激励器（末级前置放大器），有8个输出功率等级控制。通过数字接口可与蓝牙控制器Ics直接接口。对功耗进行了优化设计，睡眠模式电流消耗7～90μA。工作温度-40～+85℃。

图1 SiW1701内部结构方框图

    SiW1701无线电解调器适合所有需要一个无线电连接的应用。它是应用了蓝牙无线技术、低功率和高性价比的方案。可应用于手持移动电话及其附件、办公电脑、笔记本电脑和打印机、PDAs（个人数字助理）、个人备忘记事本和移媒体设备、数字相机和游戏手柄，遥控车锁等。

2 SiW1701内部结构与工作原理

SiW1701采用MLF-48封装，内部结解调器内，为了转换到一个外部设备，使用数据检测和定时恢复回路来转换数据。发射进程控制恰好以相反的顺序进行。数据控制功能和一个编程接口，允许无线电调制解调器控制和一个柔性的接口一起，连接到外置蓝牙链接控制器芯片上。为了有效地进行功率控制，此无线电的每个部分都可在不用时被关闭。主时钟基准和低功率时钟用来提供时钟信号到外部设备和SiW1701。发射的信号是被GFSK调制过的数据，在芯片产生一个+4dBm的无线电输出，并允许提供给外置放大器一个功率控制信号。

（1）无线电接口

无线电接口允许通过一个外部线路与发射和接收蓝牙无线电信号的天线连接；可以使用外部发射/接收转换和功率放大器的控制信号；需要外部阻抗匹配和不平衡变压器回路完成接到天线的接口。信号描述如表1所列。

表1 信号描述

引  脚	名  称	说    明
4	RF_OU	发射器射频输出
3	RF_IN	射频输入到接收器
7	IDAC	外部功率放大器的功率控制，此输出提供个可变的电流源，可用来控制外部功率放大器
33	TX-RX-SWTTCH	输出信号指示无线电的电流等级。极性可以编程。默认设置：高电平时不射模式，低电平时发射模式

（2）调制解调器接口

调制解调器接口在SiW1701和外部控制器IC之间传输蓝牙数据。SiW1701上的可编程接口可以被设置成多种操作模式。接口的编程是通过内置寄存器实现的。调制调解器接口信号说明如表2所列。

（3）时钟信号

32MHz时钟用来作为射频电路的基准，也为大部分内部数字电路提供时钟信号和为外部处理器提供定时信号，说明如表3所列。

表2 调制调解器接口信号说明

引  脚	名  称	方  向	说      明
23	TX_DATA	I	发射数据
24	RX_TX_DATA	I/O	接收数据或进发射数据（当设置为双向I/O时）
22	CD_TXEN	I/O	具有载波检波和发射启动双重功能。此双向信号可以通过内置寄存器激活。在发射期间，此引脚可以用来作为一个输入信号指示正确的发射数据（TXEN）；在接收期间，此引脚可以用来作为输出信号指示载波检波（CD）
28	RX_CLK	O	接收时钟输出，为蓝牙分组数据恢复时的1MHz定时。可按需要禁止输出
20	ENABLE_RM	I	使能SiW170lg工作
21	HOP_STRB	I	由链路控制器产生的俣，用来指示TX或RX上升沿的开始
27	BB_CLK	O	时钟输出，输出到基带回路。时钟频率可编程为32MHz输入时钟的1/1、1/2、1/3或1/4
32	REXET_N	I	仅用于数字电路复位。状态机构和内置寄存器复位到默认状态。此信号应具有10μs的最小脉冲宽度。注意：当RESET_RM被激活时，BB_CLK将被禁止
17	PROTOCOL	I	设置接口协议，“0”标准模式

表3时钟信号

引  脚	名  称	方  向	说     明
1	XTAL-P/CLK	I	系统时钟晶体振荡器正输入或者基准时钟输入
48	XTAL-N	I	系统时钟晶体振荡器负输入，或者基准时钟输入时，此引脚端不连接
27	BB_CLK	O	时钟输出，输出到基带电路。可以提供4个时钟频率：12、13、16、32MHz

（4）串行编程接口

通过串行编程接口（SPI）来访问SiW1701IC的内部寄存器。SPI是一个可以由时钟控制加速到4MHz的同步串行接口。SPI通信使用4种信号，见表4所列。

表4 SPI可编程接口

引  脚	名  称	方  向	说    明
26	SPI_RXD	I	SPI接收端口，写/输入
30	SPI_TXD	O	SPI发射端口，读/输出
31	SPI_CLK	I	SPI总线的同步数据发射使用的时钟输入
29	SPI_SS	I	从属选择输入。选择SiW1502IC作为一个发射的目标

（5）其它I/O

表5中的引脚由无线电调制解调器的各种模拟和数据电路使用。

表5 其它I/O

引  脚	名   称	方  向	描    述
41	VREFP_CAP	I	内置A/D转换器基准电压的退耦电容。建议值=100nF
42	VREFM_CAP	I	内置A/D转换器基准电压的退耦电容。建议值=100nF
43	VC_CAP	I	内置A/D转换所依据的电压的退耦电容。建议值=100nF
44	VTUNE	I	VCO调谐控制输入
16	CHRG_PUMP	I	PLL充电泵输出，到外部环路滤波器电路

表6 电源和接地引脚

引  脚	名    称	方   向	说    明
6	VCC	I	模拟3V电源输入
36	VBATT_DIG	I	数字3V电源输入
8	VBATT_ANA	I	用来提供芯片内低功率调节器电源
9	VCC_OUT	O	芯片内低功率稳定器的输出（模拟部分）
35	VBB_OUT	O	芯片内低功率稳定器的输出（数字部分）
25	VDD_IO	I	电源电压到芯片接口
5,14,37	GND	I	接地引脚（总共3个）。另外，在插件的中心有一个可提供更好的
10	REG_BYPASS	O	接电源旁路电容
19	ENABLE_MOSFET	O	控制外部的电源电压开关

（6）电源和接地

SiW1701的数字和模拟电路建议使用单独的3V电源。电源和接地引脚如表6所列。另外，芯片的中心有一个可提供更好接地功能的接地脚。

图3 SiW1701应用电路

3 应用电路设计

操作中，需要SiW1701芯片的无线电和调制解调器接口、串行编程接口（SPI）和2个时钟输入。无线接口允许通过一个外部电路与发射和接收蓝牙无线电信号的天线连接；可以使用外部发射/接收转换和功率放大器的控制信号；需要外部阻抗匹配和不平衡变压器回路来完成接到天线的接口。调制解调器接口在SiW1701和基带控制器芯片之间传输外部控制的蓝牙数据。SiW1701上的可编程接口可以根据需要设备成多种操作模式。接口的编程是通过内置寄存器来实现的。32MHz时钟是作为射频电路时钟基准，为大部分内部数字电路提供时钟信号，也为外部处理器提供定时信号。串行编程接口用来访问SiW1701芯片的内部寄存器。SPI是一个可以由时钟控制加速到4MHz的同步串行接口。SPI通信使用4种信号。SPI_SS，低电平有效，它改变SiW1701选择。注意在每次数据发射后，不必终止串行时钟。此接口的方框图如图2所示。SiW1701应用电路如图3所示。