XNS104 产品说明书 AD 型 2.4G 高速无线收发单片机概述 2.4GHz 高速无线收发单片机 XNS104 是一个带 12 位 ADC, 以 OTP 为程序存储基础, 带 2.4G 高速无线收发芯片的单片机 无线收发单元工作在 2.400--2.483GHz 世界通用 ISM 频段, 它集成射频收发通路 频率发生器 晶体振荡器 调制解调器等功能模块, 并且支持一对多组网和带 ACK 的通信模式 发射输出功率 工作频道以及通信数据率均可配置 它采用 GFSK 通信方式, 支持自动应答及自动重传, 自带扰码和 CRC 校验功能 单片机运用 RISC 的架构基础使大部分的指令执行时间都是一个指令周期, 只有少部分间接地址访问的指令是需要两个指令周期 在 XNS104 内部有 1.5Kx14 bit OTP 程序存储器以及 88 Bytes 数据存储器, 芯片内部还设置有多通道的 12 位分辨率 A/D 转换器, 其中 1 通道为内置的 Band-gap 参考电压生成器, 它可以提供 1.2V 电压供测量 ; 另外,XNS104 提供 3 组硬件计数器 (Timer), 一个为 16 位计数器, 另外两个为 8 位计数器并且可产生 PWM 波形 主要特性 1 单片机 时钟源 : 内部高频 RC 振荡器 (IHRC) 内部低频 RC 振荡器 (ILRC) 内置 Band-gap 硬件模块输出 1.20V 参考电压 内置一个硬件 16 位计数器 内置两个硬件 8 位计数器并可提供 PWM 模式输出 内置一个多通道 12 位分辨率 A/D 转换器 提供 ADC 参考高电压 : 外部输入, 内部 VDD, Band-gap 1.20V, 4V, 3V, 2V 提供单周期 (1T)8x8 硬件乘法器 提供快速唤醒模式 8 段 LVR 设定 ~ 4.1V, 3.6V, 3.1V, 2.8V, 2.5V, 2.2V, 2.0V, 1.8V 可选择的外部中断引脚 每一 引脚都可以单独设置系统唤醒功能 单片机工作频率 ~ 4MHz@VDD 2.5V; ~ 2MHz@VDD 2.2V; 1.5K OTP 程序存储器 88 Bytes 数据存储器 提供 86 条指令 大部份指令都是单周期 (1T) 指令 弹性化的堆栈深度, 可程序设定 提供数据与指令的直接 间接寻址模式 所有的数据存储器都可当数据指针 (index pointer) 独立的 地址以及存储地址, 方便程序开发 2 无线通信单元
工作在 2400 2483MHz 世界通用 ISM 频段 自动处理数据包 空中数据率可编程 250Kbps/1Mbps 无线芯片输出功率可编程, 调节范围广 :-5dBm--13dBm 无线芯片 250K / 1M 模式的灵敏度为 -91 / -87dBm 抗干扰性好, 接收滤波器的邻道抑制度高, 接收机选择性好 功耗低, 性能优异, 外围器件少 3 工作条件 工作电压 :2.2V ~3.3V 工作温度 :-20 C ~ 70 C 储藏温度 : -40 C ~ 125 C 节点温度 : 150 C 请勿使用于 AC 阻容降压供电, 强电源纹波, 或高 EFT 要求之应用 封装信息 XNS104-S16: SOP16( 宽度 150mil) RoHS (Green) 应用方案 无线鼠标键盘 电视和机顶盒遥控器 无线游戏手柄 有源无线标签 智能家居及安防系统 遥控玩具 版本 修订时间 说明 相关文档 V1.0 2016.03 初版修订 01_XN297L 系列产品说明书 _V4p7 PMS131 datasheet V005 _CN
目录 1 系统结构方框图... 4 2 引脚定义和说明... 4 2.1 引脚定义... 4 2.2 引脚说明... 5 2.3 芯片控制连接... 6 3 应用原理图... 7 3.1 减少外围器件... 7 3.2 通过安规认证... 7 4 封装尺寸... 8 5 联系方式... 9
1 系统结构方框图 2.4GHz 无线收发单元 8X8 乘法器 1.5KW ROM Band-gap Internal Processor Bus Internal Peripheral Bus 中断控制器 16 位计数器 端口 CPU 88 bytes 数据存储器 看门狗计数器电源管理 12 位分辨率 ADC 8 位计数器 / PWM x2 上电复位 / 低电压检测计 图 1 XNS104 芯片系统结构方框图 2 引脚定义和说明 2.1 引脚定义 ANT 1 16 GND RFVDD 2 15 XC2 PB3/AD3 3 14 XC1 PA3/AD8/PWM1 4 13 RFVDD PA4/AD9/INT1A 5 12 PB4/AD4/PWM1 PA0/AD10/INT0 6 11 PB7/AD7/PWM PA6/X2 7 10 PA5/PRSTB PA7/X1 8 9 MCUVDD XNS104-S16
图 2.1 XNS104 芯片引脚功能图 2.2 引脚说明 烧录管脚 :PIN 4 / PIN5 / PIN7 / PIN9 / PIN10 / PIN16 表 2.1 引脚功能说明 NO 引脚名称 引脚 & 缓冲器类型 功能描述 1 ANT A 天线端口, 可以用 PCB 微带天线也可以用单极子天线 2 RFVDD P 无线芯片电源 3 1. Port B 位 3, 这个引脚可编程设定为数字输入 / 输出, 弱上拉电阻 PB3 / 2. ADC 模拟输入通道 3 AD3 / CMOS / 当此引脚设定为模拟输入时, 请用寄存器 pbdier 位 3 关闭 ( 0 ) 此引脚的数字输入以 Analog 4 1. Port A 位 3, 这个引脚可编程设定为数字输入 / 输出, 弱上拉电阻 PA3 / 2. ADC 模拟输入通道 8 AD8 / CMOS / 3. Timer2 的 PWM 输出 PWM1 Analog 当此引脚设定为模拟输入时, 请用寄存器 padier 位 3 关闭 ( 0 ) 此引脚的数字输入以 5 1. Port A 位 4, 这个引脚可编程设定为数字输入, 弱上拉电阻 PA4 / 2. ADC 模拟输入通道 9 AD9 / CMOS / 3. 外部中断服务. 外部中断可发生在上升沿和下降沿 INT1A Analog 当此引脚设定为模拟输入时, 请用寄存器 pbdier 位 4 关闭 ( 0 ) 此引脚的数字输入以 6 1. Port A 位 0, 这个引脚可编程设定为数字输入 / 输出, 弱上拉电阻 PA0 / 2. ADC 模拟输入通道 10 AD10 / CMOS / 3. 外部中断服务. 外部中断可发生在上升沿和下降沿 INT0 Analog 当此引脚设定为模拟输入时, 请用寄存器 padier 位 0 关闭 ( 0 ) 此引脚的数字输入以 7 PA6 / X2 1. Port A 位 6, 可编程设定为数字输入 / 输出, 弱上拉电阻 2. 使用晶体振荡器时, 作 X2 用 当此引脚设定为晶体振荡功能时, 请用寄存器 padier 位 6 关闭 ( 0 ) 此引脚的数字输 CMOS 入以减少漏电流 此外, 亦可设定在睡眠中唤醒系统的功能 ; 但是, 当寄存器 padier 位 6 为 0 时, 唤醒功能是被关闭的
NO 引脚名称 引脚 & 缓冲器类型 功能描述 8 PA7 / X1 CMOS 9 MCUVDD P 单片机电源 10 11 12 PA5 / RESETB PB7 / AD7 / PWM2 PB4 / AD4 / PWM1 (OC) CMOS CMOS / Analog CMOS / Analog 1. Port A 位 7, 并可编程设定为数字输入 / 输出, 弱上拉电阻 2. 使用晶体振荡器时, 作 X1 用 当此引脚设定为晶体振荡功能时, 请用寄存器 padier 位 7 关闭 ( 0 ) 此引脚的数字输 入以减少漏电流 此外, 亦可设定在睡眠中唤醒系统的功能 ; 但是, 当寄存器 padier 位 7 为 0 时, 唤醒功能是被关闭的 1. 当单片机的硬件外部复位 2. 当 Port A 位 5; 此引脚没有上拉电阻, 此引脚可以设定为输入口或开漏输出 (open drain) 模式 这个引脚可以设定在睡眠中唤醒系统的功能 ; 但是, 当寄存器 padier 位 5 为 0 时, 唤 醒功能是被关闭的 另外, 当此引脚设定成输入时, 对于需要高抗干扰能力的系统, 请串接 33Ω 电阻 1. Port B 位 7, 这个引脚可编程设定为数字输入 / 输出, 弱上拉电阻 2. ADC 模拟输入通道 7 3. Timer2 的 PWM 输出 当此引脚设定为模拟输入时, 请用寄存器 pbdier 位 7 关闭 ( 0 ) 此引脚的数字输入以 13 RFVDD P 无线芯片电源 1. Port B 位 4, 这个引脚可编程设定为数字输入 / 输出, 弱上拉电阻 2. ADC 模拟输入通道 4 3. Timer2 的 PWM 输出 14 XC1 AI 无线芯片晶振脚 15 XC2 AO 无线芯片晶振脚 * 注 16 GND G 无线芯片和单片机公共地 当此引脚设定为模拟输入时, 请用寄存器 pbdier 位 4 关闭 ( 0 ) 此引脚的数字输入以 注意 : : 输入 / 输出 ; ST : 施密特触发器输入 ; AI / AO: 模拟输入 / 输出引脚 ; CMOS : CMOS 电压基准位 * 注必须使用 16MHz 晶振, 匹配电容需根据晶振微调 晶振精度要求 :250K 通信模式 ±20ppm, 1M 通信模式 ±40ppm 2.3 芯片控制连接 表 2.2 芯片控制连接
RF MCU 说明 CSN PB1 内部绑线连接 SCK PB0 内部绑线连接 MOSI PB2 内部绑线连接 MISO PB6 内部绑线连接 IRQ PB5 内部绑线连接 3 应用原理图 3.1 减少外围器件 * 注部分晶振低温条件下, 需要在 XC2 输出端串联 510R 电阻, 提高频率输出的稳定度 3.2 通过安规认证 配置发射功率 5dBm 档位, 射频外围匹配如下图所示 ( 左端是 ANT 引脚 ), 安规认证各次谐波余量为 3dB 以上 :
以遥控车方案为例, 使用 250Kbps 通信数据率, 稳定通信距离在 40m~50m 左右 4 封装尺寸
图 3.1 XNS104 封装尺寸