【技术大神】基于Silicon Labs Si4010/SI4356射频收发器的简单程控收发器

时间： 2016-07-15 来源：世强

技术问答

无线遥控设备做为重要的终端设备应用在各种工业及消费电子方面，其应用领域遍布家居、家电、系统安防、汽车电子等。根据应用场合的不同，遥控设备可以适当的选取不同的安全等级及编、解码方案。

本方案设计了一套基于SILICON LABS SI4010/SI4356 射频收发器的遥控装置。

与通常发射器不同的是，Si4010内部自带一高速8051微核，其通过开发环境进行编码控制，使得发射可控灵活程度大大提高。发射器工作频率在27-960MHz之间，可根据应用场合选择合适的频率与调制方式。安全方面，发射器提供了128位AES加密处理，待机方面的低功耗模式电流小于10nA，因此单电池供电方案完全满足正常的应用时间需求。图1为Si4010发射器原理图，示例中遥控器采用四键设计，其分别连接至发射器的GPIO 1 - 4口，如果开发者采用多于四按键的设计可以参考官方设计思路, 遥控器的天线部分采用PCB板载线路。

图1：Si4010 10PIN-MSOP电气连接原理图

发射器的功能是通过51内核的编程实现，对于研发人员来说有利的就是Si4010功能代码模块化，实际使用中可以直接来使用，降低上手难度。至于遥控器整体的待机功耗更是优异，其中断及唤醒机制完全由系统控制实现。

图2：常用433MHz与315MHz配置示例

接收器SI4536，接收频率在315–917 MHz之间，本方案选择了315MHz通信。配置方面通过接收器的四个配置口SEL 0 - 3实现频率、速率及调制等参数。图2为SEL0 、1的配置示例，具体完整的配置表可以参考官方芯片说明。接收器的通信数据通过PIN14-RX_DATA送至MCU处理，低功耗方面通过PIN13-STBY实现Receive MODE与 Standby MODE（50nA）的切换。图3为接收器示例图，设置参数315MHz，OOK。

图3：接收器电气连接示例

以上为Si4010与Si4356的协调通信方案，实际应用中接收器可以使用Si4355代替Si4356，二者封装一致，不同的是接收器与MCU接口不同，Si4355使用标准的SPI协议与MCU通信。

另外本文分享一下之前项目设计的其他遥控器思路，主要分为滚码与固定码两套方案。

首先来看固定码遥控器，顾名思义方案使用特定编码发射器发出固定的编码值，通过调制电路发射遥控信号（常见的315MHz分立元器件搭建发射），接收端选择对应的解调电路与解码芯片进行信号解码。固定码遥控器一般用在安全要求系数较低的场合，比如家居的无线的控制。

滚码遥控器，常见应用于智能安防及汽车电子领域，即RKE (Remote Keyless Entry)无线遥控门禁系统。滚码遥控器的保密性比较好，应用范围多集中在安全授权系统，目前市场上有成熟的编码芯片，应用方案比较完备。接收方选择与编码协调的解码芯片或者直接使用MCU进行解码，缺点是开发难度较高，产品设计者可以使用成对的编、解码芯片组合集合到系统中。

图4为遥控收发框架图，设计方案基本遵循此思路。

图4：遥控收发原理框架

作者：木木@四月

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全部评论（16）

FENT Lv8. 研究员 2019-04-16

这款芯片如果做到2块，那就没有对手了
用户65549834 Lv3. 高级工程师 2016-07-25

希望这样的方案越多越精越好
用户54886136 Lv1. 初级工程师 2016-07-25

有理有据，资料充分，说明详细，挺
用户_8239 Lv7. 资深专家 2016-07-22

还真是不错的设计
莺莺 Lv7. 资深专家 2016-07-18

不错，以后可以根据大神的设计方案做出实物来。

咖啡加奶 Lv8. 研究员 2016-07-18

大神的分享给大家有一种设计无线遥控装置的方案。先收藏了，以后会用的上。
- 世小强回复：恭喜您获得热评礼！
莺莺 Lv7. 资深专家 2016-07-18

方案设计思路还是不错，确实简单。赞一个。
宏图 Lv4. 资深工程师 2016-07-18

笔者设计的遥控收发系统看起来的确很简单，不过需要实验数据。不过先收藏了以后参考一下。
用户_4296 Lv4. 资深工程师 2016-07-18

无线遥控由于其诸多优势，现在应用是相当广泛。大神设计的不错。
serena Lv7. 资深专家 2016-07-16

调制解调电路中天线的pcb设计对系统性能影响也蛮大的，希望大神能描述下。

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在遥控器产品上使用Si4010无线发射器，其天线形式有差分天线和单端天线两种，各有什么特点？

1、Si4010的发送引脚有2个，是一个差分的发射电路。如果使用差分天线在匹配和设计上会比较简单，只需要2个电容就可以匹配，天线可以设计成一个环状的PCB天线，且使用过程中人体和手对天线的影响较小。2、如果要使用单端天线，需要一个差分转单端的匹配电路，再加上天线的匹配，需要的器件较多，且使用过程中人体和手对天线的影响较大。但优点就是调试出来的发射功率较大。

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Si4010无线发射器应用在遥控器产品中，如何设置Si4010为FSK调制方式？

1、通过修改rOdsSetup.bModulationType=1/* Use FSK */就可以切换调制方式到FSK，设置为0时是OOK调制。2、FSK调制还需要设置deviation值，通过Si4010_calc_regs_110107.xls表格在deviation的框内输入期望的频偏值，软件会自动计算出对应寄存器应该设置的biFskDev值。

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