【地瓜RL78/G14进程贴】无线温度进程贴

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【地瓜RL78/G14进程贴】无线温度进程贴 [复制链接]

【地瓜RL78/G14进程贴】无线传感节点进程贴（1）+开帖/晒板

RL78/G14的开发板收到好久了，忙于工作，中间也开始看了手册了。发现RL78/G14真的是很强大。后续进程贴会慢慢跟进，晒学习与开发过程。
板子做工一般，包括一个板载下载器和RL78/G14的最小系统。板子貌似是made in Europe。
废话不多说，先晒图



感谢瑞萨，感谢Eeworld

[ 本帖最后由 地瓜patch 于 2013-9-25 22:40 编辑 ]

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【地瓜RL78/G14进程贴】无线传感节点进程贴（2）+  RL78/G14的接口




日系电子果然是怪异，第一次见这么多接口的MCU。
一般MCU也就一个IIC，一个SPI，最多能有两个UART。

3 线串行CSI
3 线串行通信为时钟同步式通信功能，通过三条通信线路实现：一条用于串行时钟(SCK)、一条用于发送串行数据(SO)、一条用于接收串行数据(SI)。

UART
这是一种起止式同步功能，采用两条线路：串行数据发送 (TXD) 和串行数据接收 (RXD) 线路。

利用这两条通信线路，各数据帧（由一个起始位、数据、奇偶校验位和停止位构成）在微控制器与其他通信方之间（以内部波特率）异步传输。

全双工 UART 通信可以利用一个发送专用通道（偶数通道）和一个接收专用通道（奇数通道）来实现。

简化I2C
这是一种时钟同步式通信功能，通过两条线路与两个或更多器件进行通信：串行时钟(SCL) 和串行数据 (SDA)。

简化I2C 被设计用于和EEPROM、闪存以及A/D 转换器等器件进行单一通信，因此，只能作为主发挥作用。

[ 本帖最后由 地瓜patch 于 2013-10-9 20:46 编辑 ]

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【地瓜RL78/G14进程贴】无线传感节点进程贴（3）+  RL78/G14的数据传输控制器DTC


这个功能貌似与DMA很类似。应用此功能在数据传输过程中不需要CPU介入。

DTC（数据传送控制器）是在存储器之间传送数据而无需使用CPU 的功能。

DTC 由外围功能中断启动，以执行数据传送操作。

DTC 和CPU 使用相同的总线，在使用总线时，DTC 优先于CPU。

为了控制DTC 数据传送，由传送源地址、传送目标地地址和操作模式构成的控制数据被分配在DTC 控制数据区。

每当DTC 被启动，DTC 都会读取控制数据以执行数据传送操作。DTC 控制数据区分配于DTCBAR 寄存器设置的RAM 空间中。

[ 本帖最后由 地瓜patch 于 2013-10-9 20:34 编辑 ]

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【地瓜RL78/G14进程贴】无线传感节点进程贴（4）+ RL78/G14的事件链接控制器ELC




该功能使得对某些事件的响应无需触发终端使得CPU参与处理。

事件链接控制器(ELC)将从各个外围功能输出的事件相互连接（链接）起来。

通过链接事件，可以在外围功能之间直接协调操作，而无需通过CPU。

ELC
·可将来自20 种 或 26 种外围功能的事件信号，直接链接到所指定的外围功能。

·事件信号可以用作操作7 种或9 种外围功能中的任何一种的启动源。

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在RF收发模块的设计过程中没有多少诀窍。当然也有几个注意点
1.天线匹配元件的选择
2.天线的匹配阻抗，一般是50ohm
3.RF芯片下的接地pad一定要焊接良好

注意以上几点，在测试过程中就不会有太大问题
元件手册中的原理图图例



[ 本帖最后由 地瓜patch 于 2013-12-6 13:03 编辑 ]

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带PA的原理图及pcb图纸。在做pcb图纸的时候，尽量保持地平面的完整性。

发射模块的图纸


[ 本帖最后由 地瓜patch 于 2013-12-6 13:08 编辑 ]

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做了5个板子，焊了五块，简单调试就能用了。下边模块是不带功放的。




[ 本帖最后由 地瓜patch 于 2013-12-5 23:15 编辑 ]

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前几天写的RL78的spi接口程序，出现错误。先贴上main程序，后续几贴会将函数贴上。

程序的思路是通过spi配置RF收发器的各种寄存器，包括配置寄存器CONFIG，地址寄存器EN_ADDR，
地址长度寄存器SETUP_AW，自动重复配置寄存器SETUP_RETR，射频频率寄存器RF_CH，
射频配置寄存器RF_SETUP，状态寄存器Status是只读的等等，本程序是在某程序的基础上修改移植得来的

读写寄存器函数


发射模式的各种参数配置如下
1.收发配对地址是5个字节40位
2.等待25uS，3次自动重发
3.无线传输率250Kbps，发射功率0dBm

配置射频发送模式


[ 本帖最后由 地瓜patch 于 2013-12-6 13:43 编辑 ]

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使用RL78/G14的spi0接口，与RF收发器连接关系为
pin19-p62-cs
pin32-p30-sck
pin33-p50-si
pin34-p51-so
pin35-p52-irq
pin36-p53-ce
另有VCC和GND与收发器相连接

在spi的连接线上纠结了不少时间，一开始把pin38-p55作为sck来用了，如图 ，后来看数据手册中p28的功能框图才搞明白引脚的关系，如图 ，正确的sck是p30，是32引脚。



[ 本帖最后由 地瓜patch 于 2013-12-5 23:14 编辑 ]

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上电测试



在RL78/G14的spi读写RF收发器测试过程中，由于没有细看数据手册导致走了不少弯路，
spi接口包括模拟spi都写过n次了，有些程序是直接拿来直接用，当然需要针对不同的单片机进行移植，
在接口的连接时错将p55当作p30来用了，因为读写RF收发器不成功，当然射频也就发不出数据来，
最后使用示波器检测每条连线的波形才发现接线错误

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为了测试RF模块是否配置成功，读取状态字然后从串口显示是一种方法，从射频看是否能够发出数据更加直接，方法是用一个RF接收模块接收 RL78/G14射频发出的数据后从串口打印在pc上并显示。
RF接收模块是工作中用的接收测试模块
与pc的连接是通过一个UART转USB的小板来实现
如下图

右侧红色鳄鱼夹旁边为RF接收模块,左侧为UART转USB的小板
该USB接口在pc上模拟为串口，从设备管理器中查找本次测试的串口端口为com11

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RF接收模块的接收主程序

接收模式配置函数

RF接收模块收到的数据在pc上打印如下


[ 本帖最后由 地瓜patch 于 2013-12-6 13:34 编辑 ]

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1.程序是前阵子在工作中用的程序的基础上修改移植的
2.程序写完好久，在pc上修改并编译了很久，时间不连续，过程很慢长
3.本帖的测试过程是在之前断续做了很多工作的基础上写成的，之前懒得没有跟帖
4.测试过程比较仓促，帖子可能不连贯，好多过程没有拍照或截图
5.测试过程中，只把认为重点的过程做了截图拍照
6.对RL78/G14低功耗的测试需要特殊设备，需要打申请在某公益测试
机构的设备上测试，等有机会测试的话会跟帖

若有错误欢迎批评指正！

[ 本帖最后由 地瓜patch 于 2013-12-6 00:04 编辑 ]

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在射频的设计中，前边提到几个要点，包括元件参数，地的完整，天线在pcb上的匹配。再深入探讨一下，有不对的地方欢迎拍砖

关于元件选择，包括高频电容和高频电感，影响射频电路的谐振点，因为所用的射频芯片工作在2.4G，所以将射频模块电路的谐振频率配置在2.40-2.48G之间是最合适的。
高频模拟电路和信号处理中，电感是最重要的元件。它可以承担的几项主要功能包括电路调谐、阻抗匹配、高通和低通滤波器，还可以用作RF扼流圈。Q值，电感值，自谐振频率是电感的三个重要参数。Q值是一种衡量电感性能的指标，用于比较振荡频率和能量损耗速率。Q值越高，电感的性能就越接近于理想的无损电感。它在谐振电路中的选择性更好。高Q值的另一个好处是损耗低，电感消耗的能量少。低Q值使得带宽较宽，而且在振荡频率处及其附近的谐振幅度较低；电感中的每一匝绕线都可以看成一块电容器极板，匝与匝之间以及线圈与铁芯之间电容的总体效果可以用与电感并联的单个电容来表示，这就是分布电容。这种并联结构的谐振频率就是自谐振频率。在此频率，电感看起来像带有阻抗的纯电阻。如果频率超过自谐振频率，这种并联结构的容抗将成为主要因素。


[ 本帖最后由 地瓜patch 于 2013-12-11 13:14 编辑 ]

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射频高频电容一般选用片状陶瓷电容，等效串联电阻是其最重要参数位，是电容的介质损耗和金属损耗的综合。在所有射频电路设计中，选用低损耗片状电容都是必须的重要考虑。使用低损耗电容产品使射频功率放大器更容易提高功率输出和和效率。设计低噪声放大器时使用低损耗陶瓷电容可以把热噪声减到最小，也可很容易地改善信噪比和总体噪声温度。




[ 本帖最后由 地瓜patch 于 2013-12-11 13:15 编辑 ]

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阻抗匹配是射频设计中的一项重要考虑，它反映了输入电路与输出电路之间的功率传输关系。当电路实现阻抗匹配时，将获得最大的功率传输。在实际电路应用中，射频发射机的输出阻抗与馈线的阻抗、馈线与天线的阻抗也应达到一致。如果阻抗值不一致，发射机输出的高频能量将不能全部由天线发射出去。这部分没有发射出去的能量会反射回来，产生驻波，严重时会引起馈线的绝缘层及发射机末级功放管的损坏。为了使信号和能量有效地传输，必须使电路工作在阻抗匹配状态，即信号源或功率源的内阻等于电路的输入阻抗，电路的输出阻抗等于负载的阻抗。
针对2.4G射频电路天线50ohm阻抗匹配可以用软件计算得出，需要知道所用电路板板材的各种参数。比如，介电常数，铜箔厚度等，如下图：

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在第9楼中图片显示了spi的接法，测试中选用的是spi00模块。现在在原理图中明确一下接线方法。（其实第9楼中图片中的sck—p30接错了，哈哈，估计有人看帖也不会很仔细，没人指出来）。








[ 本帖最后由 地瓜patch 于 2013-12-14 16:58 编辑 ]

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在看过的带SPI接口的片子中，只有瑞萨的数据手册中用流程图的形式给出了不同操作流程。如下图。通过对寄存器的配置，实现对端口的操作。
主发送模式需要配置的寄存器PERO，SPSm,SMRmn,SDRmn,SOm,SOEm,SSM
主接收模式需要配置的寄存器PERO,SPSm,SMRmn,SDRmn,SOm,SSm
在我的程序中对SPI的配置根据如下流程图少做修改即可
SPI的发送包括几种模式或步骤可分为，
1）主发送初始化
2）停止主发送
3）恢复主发送
4）单发送模式
5）连续发送模式
SPI的接收包括几种模式或步骤可分为，
1）主接收初始化
2）停止主接收
3）恢复主接收
4）单接收模式
5）连续接收模式


下边两个是针对SPI发送接收模式的时序图，在使用片子自带的接口的情况下，无需关注时序图，但是在模拟SPI 接口时，需要针对时序图控制每一个IO口。
模拟SPI端口的重要一点就是SCK的每一个变化对应发送SDO的一个变化，对应接收SDI的一个变化



[ 本帖最后由 地瓜patch 于 2013-12-14 19:34 编辑 ]

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下图是温湿度传感器的引脚描述，一共只有四个引脚，除去VDD电源和GND地，剩下一条Sck时钟线，一条Data数据线。





从上图传感器的时序图上来看类似IIC接口，为保险考虑，接线的时候将传感器的Sck和Data接到了RL78/G14的IIC21接口。如下图
温湿度传感器     pin1_ Sck   ——  Scl21_pin29_p70     RL78/G14
                          pin4_ Data ——  Sda21_pin28_p71




[ 本帖最后由 地瓜patch 于 2013-12-15 18:59 编辑 ]

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所用温湿度传感器输出为数字信号，温度分辨率为14bit，湿度分辨率为12bit
温度误差正负0.4摄氏度，湿度误差正负3%RH
可重复精度两者均为正负0.1
下图是接线图。




[ 本帖最后由 地瓜patch 于 2013-12-17 20:36 编辑 ]