Возня с MRF49XA

Напишу пару слов об опыте общения с MRF49XA — трансивер на частоты 433, 868 и 915 МГц. Модуляция — ЧМн (FSK — Freq. Shift Keying), скорости передачи — до 115.2 kbps. Из обвязки требует кварц на 10 МГц и три блокировочных конденсатора по питанию.

Ссылочки

Вот страничка на сайте микрочип, посвященная этому трансиверу.
Первой строчкой там даташит, второй строчкой — полезный аппноут AN1252 — Interfacing the MRF49XA Transceiver to PIC Microcontrollers, собственно про взаимодействие контроллера и трансивера.

Сознательно не даю ссылки на сами файлы, потому что уже напоролся один раз — с форума вела ссылка на старый даташит, который был уныл чуть больше чем полностью. Поэтому первое правило работы с незнакомыми (или забытыми) компонентами — скачайте последний даташит с сайта производителя.

Также будет полезен аппнот AN421 Antenna Selection Guide for the Si4020 and Si4320 ISM Band FSK Transmitter/Receiver Chipset от Silicon Labs (вот страничка). На название трансивера не смотрите, во-первых это аналог, во-вторых нам нужна только антенна.

Антенна

Предупреждаю сразу — в ВЧ технике я новичок, так что если будут какие-то замечания — приму с удовольствием.
В даташите на трансивер указано, что ВЧ-выходом является симметричный открытый коллектор. И, типа, хорошо с ним согласовывается диполь или петля. Ну если захочется несимметричной антенны (например, четвертьволновой штырь), то прямо в даташите есть схема согласователя:

Закупил я на всякий случай конденсаторов и индуктивностей.

С другой стороны, на vrtp.ru blaze собирал аналогичную схему, только он по своей практике индуктивности мотал проводом на оправке. Ну и антенна — четвертьволновой проводок.

Это пайка blaze. Приведена как вариант обвязки.

Так что каждый выбирает свой путь в ад. Я выбрал петлевую антенну, вычитанную из аппнота AN421.

Поскольку выходы у трансивера — открытый коллектор, то на антенну надо подать питание. Для этой антенны оно подается синей дорожкой по обратной стороне платы. Толщина текстолита указана 0.5 мм (а у меня как раз такой), так что не заморачивался и вырисовал точно по размерам.

Вот что получилось в итоге:

Сопряжение с контроллером

Ну тут вроде все понятно должно быть. На нижнем уровне — SPI, плюс пара ножек на организацию работы с прерываниями. Особо не задумывался, собрал платку по такой схеме:

В даташите обязательными к подключению были отмечены ножки с 1 по 5, но реальность оказалась гораздо более жестокая, и я не пожалел, что завел лишнии линии на МК.

Вообще, глядя на микросхемы с интерфейсом SPI кажется, что каждый разработчик стремится использовать его максимально извращенным способом.
Здесь тоже не обошлось без плясок с бубном.

Первый способ общения с контроллером: через регистры.

Для этого режима достаточно использовать только линии SPI. Адресация регистров происходит очень интересно — первые насколько бит (обычно 8, но может быть и меньше) содержат «адрес» регистра. Как только мы их зальем, то дальше происходит работа с выбранным регистром.
Например, так выглядит начало описания регистра AFCCREG:


Биты с 15 по 8 — это биты кода команды. Мы их передаем, чтобы указать, что хотим работать с регистром AFCCREG. У другого регистра будет другой код.
Ладно, к этому привыкнем. Не впервой. Но есть такой регистр, который называется STSREG — статус-регистр. У него нет такого кода. И в пометке указано, что чтение этого регистра надо начинать, послав первый бит 0 (у всех остальных регистров код команды начинается с 1). Вот тут и проявляется в полной мере один из финтов ушами. Посмотрим на диаграмму чтения этого регистра:

Нас интересует самая левая часть диаграммы. Как только мы прижали линию CS, то на линии SDO, еще без тактового сигнала, уже сразу появляется первый бит — бит состояния передачи. Этим вовсю пользуются в примерах: прижали CS, посмотрели на бит, поехали дальше, даже по SPI ничего не передавали.
При приеме мы факт самого приема определяем либо прочитав регистр статуса (а за ним сразу же можем вычитать байт из FIFO), либо есть специальная линия FINT.
Казалось бы — идиллия. Но, при передаче через SPI тратится драгоценное время на передачу кода регистра (в общем случае служебной информации столько же, сколько и полезной). Поэтому придумали упрощенный способ получить данные у трансивера.

Прямой доступ к регистрам FIFO

Если прижать линию FSEL (6 пин), то интерфейс SPI напрямую подключается к буферу приема, и за один присест, без всяких преамбул, можно выкачать его содержимое. Особенности такого режима — не надо прижимать CS и частота синхры не может быть больше 2.5МГц.
А так, в принципе, удобно.

Небуферизированное общение

Можно настроить трансивер так, что данные будут просто появляться на ноге 6, а синхроимпульсы — на ноге 7. Но тут данные будут появляться, когда этого захочет трансивер, а не МК. То есть роли меняются — трансивер становится мастером, МК — слейвом.

С одной стороны гибко, с другой стороны — главное не запутаться в режимах и все правильно выставить.
Я у себя использовал комбинацию из первого и второго способов — передавал через регистры, принимал через прижатие FSEL.

Код

Тут особо не заморачивался. Код выдрал из микрочиповского примера (ссылка на странице с даташитом), причесал из пиковских реалий для AVR, Получилось примерно такое:

//--------------------------------------------------------------------
// MRF49XA SPI commands:
//--------------------------------------------------------------------
#define    GENCREG               0x8038         // Cload=12.5pF; TX registers & FIFO are disabled
#define    PMCREG                0x8200         // Everything off, uC clk enabled
#define    RXCREG                0x94A1         // BW=135kHz, DRSSI=-97dBm, pin8=VDI, fast VDI
#define    TXBREG                0xB800
#define    FIFORSTREG    0xCA81         // Sync. latch cleared, limit=8bits, disable sensitive reset
#define    BBFCREG               0xC22C         // Digital LPF (default)
#define    AFCCREG               0xC4D7         // Auto AFC (default)
#define    CFSREG                0xA7D0         // Fo=915.000MHz (default)
#define    TXCREG                0x9830         // df=60kHz, Pmax, normal modulation polarity 
#define    DRSREG                0xC623         // 9579Baud (default)

#define    RXFIFOREG     0xA000         

uint8_t SPI_write(uint8_t cData) {
        SPDR = cData;
        while(!(SPSR & _BV(SPIF)));
        return SPDR;    
}

uint8_t MRF_command(uint16_t cData) {
        uint8_t rData;
        MRF_CS_0;
        SPI_write(cData>>8);
        rData = SPI_write(cData);
        MRF_CS_1;
        return rData;
}

void MRF_write(uint16_t cData) {
        SPI_write(cData>>8);
        SPI_write(cData);
}


void MRF_init() {
        //---- Send init cmd
        MRF_command( FIFORSTREG );
        MRF_command( FIFORSTREG | 0x0002);
        MRF_command( GENCREG);
        MRF_command( CFSREG);
        MRF_command( PMCREG);
        MRF_command( RXCREG);
        MRF_command( TXCREG);   
        //---- antenna tunning
        MRF_command( PMCREG | 0x0020);          // turn on tx
        _delay_ms(4);
        //---- end of antenna tunning
        MRF_command( PMCREG | 0x0080);          // turn off Tx, turn on receiver
        MRF_command( GENCREG | 0x0040);         // enable the FIFO
        MRF_command( FIFORSTREG);
        MRF_command( FIFORSTREG | 0x0002);      // enable syncron latch 

        MRF_FSEL_1;
}

void MRF_send(uint8_t t1,uint8_t t2){

        //---- turn off receiver , enable Tx register
        MRF_command(PMCREG);                            // turn off the transmitter and receiver
        MRF_command(GENCREG | 0x0080);          // Enable the Tx register
        //---- Packet transmission
        // Reset value of the Tx regs are [AA AA], we can start transmission
        //---- Enable Tx
        MRF_command(PMCREG |0x0020);            // turn on tx

                MRF_CS_0;                                               // chip select low
                while(!RF_SDO);
                        MRF_write(TXBREG | 0xAA);       // preamble 
                while(!RF_SDO);
                        MRF_write(TXBREG | 0x2D);       // sync pattern 1st byte
                while(!RF_SDO);
                        MRF_write(TXBREG | 0xD4);       // sync pattern 2nd byte
                while(!RF_SDO); 
                        MRF_write(TXBREG | 2);  
                while(!RF_SDO);                         // wait for SDO, when buffer data <=8 bits
                        MRF_write(TXBREG | t1); // write a byte to tx register
                while(!RF_SDO);                         // wait for SDO, when buffer data <=8 bits
                        MRF_write(TXBREG | t2); // write a byte to tx register
                while(!RF_SDO);                         // wait for SDO, when buffer data <=8 bits
                        MRF_write(TXBREG |0x00);        // write a dummy byte since the previous byte is still in buffer                
                while(!RF_SDO){}                                // wait for the last byte transmission end
                MRF_CS_1;                                               // chip select high, end transmission
                
        //---- Turn off Tx disable the Tx register
        MRF_command(PMCREG | 0x0080);           // turn off Tx, turn on the receiver
        MRF_command(GENCREG | 0x0040);          // disable the Tx register, Enable the FIFO

        //USART_send('T');
}

void MRF_receive() {
        uint8_t pl;
        uint8_t i;

        if(RF_FCAP)
        {       
        
                MRF_FSEL_0;
                pl = SPI_write(0);
                MRF_FSEL_1;

                if ((pl>0) && (pl<16)) {
                        for (i=0; i<pl; i++) {
                                while(!RF_FCAP);
                                MRF_FSEL_0;
                                USART_send(SPI_write(0));
                                MRF_FSEL_1;
                        }
                }

                MRF_command(PMCREG);                    // turn off tx and rx
                MRF_command(FIFORSTREG);                // reset FIFO
                MRF_command(GENCREG);                   // disable FIFO , Tx_latch
                MRF_command(GENCREG | 0x0040);  // enable the FIFO      
                MRF_command(PMCREG | 0x0080);   // turn on receiver
                MRF_command(FIFORSTREG | 0x0002);   // FIFO syncron latch re-enable

        }

}

В этом примере прерываний не использовал, тупо опрашивал ножки.

Итоги

Стоимость на текущий день $2.5, брал в www.microchip.ua
Полноценные тесты на дальность не проводил, в пределах квартиры уверенно ловится в любом углу.