SUB-G无线通信模块AN506--长包模式收发

SUB-G无线通信模块采用SILICON LABS 公司的Si4438无线收发器设计，兼容Si446x，最大发射功率+20dBm，接收灵敏度高达 -129 dBm，超低睡眠电流740nA，广泛用于室内照明及智能家居，安防监控，测量及四表等领域。

大家在设计时，会提出一个疑问：Si4438内部的TX FIFO 和 RX FIFO只有64字节。那么如何实现超过64字节的数据包收发呢？本文详细介绍其如何实现。

我们可以打开WDS软件或者查看API寄存器描述文档，有两个中断非常有用TX_FIFO_ALMOST_EMPTY_PEND 和 RX_FIFO_ALMOST_FULL_PEND，这个两个中断代表的意思就是TX FIFO 的数据即将发送完，或者RX FIFO即将被填充满。那么我们只需要根据这两个中断，就可以实现超长数据包收发了。

例如，在TX_FIFO_ALMOST_EMPTY_PEND中断产生时，立刻填充数据到TX FIFO中，新填充的数据会紧跟着之前的数据发送出去，直到数据包完全发送完成，最终产生一个发送完成中断，表示这包数据发完。接收时也是类似，当收到的数据不断往RX FIFO中填充，快要填满的时候，就会产生RX_FIFO_ALMOST_FULL_PEND中断，这时立刻把RX FIFO读取出来，那么空出来的RX FIFO又可以继续接收新的数据，直到接收到的总数据等于整个完整的数据包长度，产生一个接收完成中断。整个过程都是连续的，根据包长度和设定的阀值，会产生多个TX_FIFO_ALMOST_EMPTY_PEND和RX_FIFO_ALMOST_FULL_PEND中断，但是每包数据发送完成和接收完成中断只会有一个，和短包的收发是一样的。 

长包模式收发的具体实现步骤如下：

1）使用WDS 配置TX_FIFO_ALMOST_EMPTY和RX_FIFO_ALMOST_FULL 阀值，WDS软件默认的设定值为48字节，可根据需要设置其他值。如图1：

图1  阈值设置

2）使能TX_FIFO_ALMOST_EMPTY和RX_FIFO_ALMOST_FULL中断。如图2：

图2 中断设置

3）在收到 TX_FIFO_ALMOST_EMPTY_PEND中断时，添加填充TX FIFO 代码。

 if (Si446xCmd.GET_INT_STATUS.PH_PEND &       SI446X_CMD_GET_INT_STATUS_REP_PH_PEND_PACKET_SENT_PEND_BIT)  //发送完成中断

    {

      /* Nothing is sent to TX FIFO */

     这里是发送完成中断，请在此添加处理代码。

      return TRUE;

    }

if (Si446xCmd.GET_INT_STATUS.PH_PEND &         SI446X_CMD_GET_INT_STATUS_REP_PH_PEND_TX_FIFO_ALMOST_EMPTY_PEND_BIT) //TX_FIFO_ALMOST_EMPTY_PEND中断

{

1、在此继续填充需要发送的数据，每次填充的数据个数等于packet TX threashold中设置的值，如果剩余还未发送的数据小于阈值，按照实际的个数填充TX FIFO。

2、剩余的数据量 = 需要发送的字节总量  – 启动发送之前已填充的数据量 - packet TX threashold *N来计算，N 就是TX_FIFO_ALMOST_EMPTY_PEND中断产生的次数。

3、最后的剩余数据填充完成以后，收发器会继续发送数据，又会产生一次TX_FIFO_ALMOST_EMPTY_PEND中断，这个时候也没有更多的数据需要发送了，可以不再填充数据了。

    }

4）在收到 RX_FIFO_ALMOST_FULL_PEND中断时，添加对应的读取RX FIFO 代码。

if (Si446xCmd.GET_INT_STATUS.PH_PEND &    SI446X_CMD_GET_INT_STATUS_REP_PH_PEND_PACKET_RX_PEND_BIT) //接收完成中断

    {

1、在此添加代码，读取最后收到的数据字节。最后RX FIFO收到多少字节可以通过读取FIFO INFO来获得，也可以通过计算来获得。

2、如果是固定长数据包，数据长度是已知的。如果是变长包，收到的第一字节代表数据长度。那么不管何种方式，数据总量都是一致的，那么最后接收的数据量 = 需要接收的字节总量 - packet RX threashold阈值 *N。N代表进入

RX_FIFO_ALMOST_FULL_PEND中断次数。

      return TRUE;

    }

if(Si446xCmd.GET_INT_STATUS.PH_PEND &       SI446X_CMD_GET_INT_STATUS_REP_PH_STATUS_RX_FIFO_ALMOST_FULL_BIT) //RX_FIFO_ALMOST_FULL_PEND中断

{

     在此继续读取接收到的数据，每次读取的数据个数等于packet RX threashold中设置的值。

      }

}

更多的详细参考代码，可以使用WDS，选择long packet TX 和 long packet RX工程生成参考源代码，在radio.c文件中有详细的代码。如下图3所示：

图3  使用WDS软件生成参考源代码

我们在调试的时候，是否有发现在10kbps通信速率，或者一些低速率下，长包收发一切正常，但是通信速率提高到一定程度，例如300kbps，运行的好好的代码，却工作不正常了呢？甚至在一些较低速率也工作不正常，例如40kbps的通信速率。这是为什么？

其实从前面的超长包的收发原理，我们很容易找到原因，因为空中的无线信号是不能断的，是需要连续发送或者连续接收的。我们根据设置的阈值就知道系统允许我们在多少时间内就必须填充新的数据到TX FIFO中，或者说需要多少时间就要及时的把RX FIFO中的数据读取出来，这样才会空出FIFO继续接收。换句话说，就是host MCU 填充数据或者读取数据需要足够快。最直接的办法，提高SPI通信速率。或者把阈值设置的更小，例如32字节，那么系统就可以留给给我们操作的时间就等于 （64字节 - 设定的阈值）* 每字节传输的时间（通过通信速率换算出每字节传输时间）。从这里可以看出，无线通信速率越高，留给系统操作的时间就越少。这就是系统设计的时候，需要考量的问题。