基于AS3933 - 3通道125K低频唤醒接收器

 

目录

1.AS3933介绍

2. 主要特点

3. 运行模式

3.1 Power Down mode

3.2 Listening mode

3.3 Preamble Detection/Pattern Correlation

3.4 Data Receiving

4. 唤醒协议 - 载波频率125K

4.1 Without pattern detection(Manchester decoder disabled)

4.2 Single Pattern detection(Manchester decoder disabled)

4.3 Single Pattern detection(Manchester decoder enabled)

5. 唤醒帧

6. 民间评估套件

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1.AS3933介绍

AS3933 的接收频率范围广泛，为15至150kHz，为设计师设计有源RFID技术、高价值资产跟踪、实时定位系统、操作员识别、无线传感器网络和访问控制或远程无钥匙进入等各种应用提供了灵活性。 AS3933为每个工作通道提供了一个数字RSSI（接收信号强度指示）值，并支持可编程数据速率和带时钟恢复的曼彻斯特解码。它还包括一个由晶体振荡器或内部RC振荡器产生的内部时钟发生器，且AS3933在同类器件中首次提供了内置自动天线调谐器，可将天线调谐到所需的载波频率。

2. 主要特点

� 单通道ASK唤醒接收器

� 载波频率范围110 - 150kHz

� 可编程唤醒模式（16位）

� 支持加倍唤醒模式

� 支持没有模式检测的唤醒

� 唤醒灵敏度100μVRMS（典型值）

� 可调灵敏度级别

� 高度抵抗误唤醒

�假唤醒计数器

�支持定期强制唤醒（1s-2h）

�低功耗聆听模式

�聆听模式下的电流消耗1.37μA（典型值）

�数据速率可在0.5 - 4 kbps之间调整（曼彻斯特）

�曼彻斯特解码时钟恢复

�数字RSSI

�动态范围64dB

�5位RSSI步长（每步2dB）

�RTC基于32kHz XTAL，RC-OSC或外部时钟

�工作温度范围-40至+85ºC

�工作电源电压2.4 - 3.6V（TA =25ºC）

�双向串行数字接口（SDI）

�封装选项16引脚TSSOP，QFN 4x4 16 LD

3. 运行模式

3.1 Power Down mode

      在掉电模式下，AS3930完全关闭。 电流消耗为400 nA。

3.2 Listening mode

      在listening模式下，只有通道放大器和RTC正在运行。 在此模式下，系统检测到载波的存在。 在检测到载波的情况下，可以显示RSSI。在此模式下，又区分子模式：

1.  Standard Listening mode    能够检测载波频率存在,信道放大器始终有效

      2. ON/OFF mode(Low Power mode)  信道放大器周期性关闭，关闭时间可编程设置

对于两种子模式，可以启用另一个称为人工唤醒的功能。 如果启用了人工唤醒，AS3930会在一定时间后产生中断，无论是否在输入上检测到任何活动。 人工唤醒的周期在寄存器R8 <2：0>中定义。 由于人工唤醒中断仅持续128μs，因此用户可以根据场检测（频率或模式检测）区分人工唤醒和唤醒。 通过该中断，微控制器（μC）可以获得周围环境的反馈（例如，读取错误唤醒寄存器，参见相关器寄存器R13 <7：0>）和/或采取措施以更改设置。

3.3 Preamble Detection/Pattern Correlation

只有在启用数据相关器功能时，芯片才能在检测到LF载波后进入此模式，参见R1<1>。 相关器首先搜索前同步码频率（根据比特率传输定义的曼彻斯特时钟的恒定频率），然后搜索数据模式。

如果模式匹配，则唤醒中断显示在WAKE输出上，芯片进入数据接收模式。 如果模式失败，则终止内部唤醒并且不产生IRQ

3.4 Data Receiving

用户可以启用此模式以允许模式相关或仅基于频率检测。 在这种模式下，芯片可以保留为普通的OOK接收器。 数据在DAT引脚上提供，如果启用曼彻斯特解码器，请参见R1 <3>，恢复的时钟存在于CL_DAT上。 可以使用直接命令或使用超时功能将芯片恢复到监听模式。 在R7<7：5>中定义的特定时间后，此功能会自动将芯片设置回监听模式。

4. 唤醒协议 - 载波频率125K

4.1 Without pattern detection(Manchester decoder disabled)

如果数据关联被禁用（R1<1> = 0），AS3930仅在检测到载波频率时唤醒，如图下所示。为了确保AS3930唤醒，载波突发必须持续超过550μs。 要将AS3930设置回监听模式，有两种可能：微控制器通过SDI发送直接命令clear_wake或使用超时选项（R7<7 ：5>）。 如果选择后者，AS3930会在T_OUT（R7 <7：5>）中定义的时间后自动设置为聆听模式，从WAKE引脚上的低到高WAKE边沿开始计数。

4.2 Single Pattern detection(Manchester decoder disabled)

下图对于125kHz载波频率启用模式相关（R1<1> = 1）的情况下的唤醒协议。初始载波突发必须长于550μs，并且可以持续最大16位。如果使用ON/OFF模式（R1<5> = 1），则最大载波脉冲串持续时间的最小值限制为10ms。如果载波突发太长，则内部唤醒将被设置回低，并且错误唤醒计数器（R13<7：0>）将递增1。

载波突发之后必须是前同步码（0101）和存储在寄存器R5<7：0>和R6<7：0>中的唤醒模式。前导码必须具有至少4比特，并且前导码持续时间与模式一起不应该长于40比特。如果唤醒模式正确，则WAKE引脚上的信号设置为高电平，数据传输可以开始。要将芯片设置回监听模式，可以使用直接命令clear_false以及超时选项（R7 <7：5>）。

4.3 Single Pattern detection(Manchester decoder enabled)

下图在125kHz载波频率下模式相关和曼彻斯特解码器都被使能（R1<1> = 1且R1<3> = 1）的情况下的唤醒协议。 初始载波突发必须至少为42个曼彻斯特符号，并且必须后跟一个分离位（无载波的一位）。 载波突发必须后跟最小4曼彻斯特符号前同步码（10101010），并且模式存储在R5<7：0>和R6<7：0>中。 前导码只能由整数曼彻斯特符号组成，并且前导码持续时间与模式一起不应超过40比特。 如果模式正确，则WAKE引脚上的信号设置为高电平，数据在内部解码，曼彻斯特时钟恢复。 要将AS3930设置回监听模式，可以使用直接命令clear_false或超时选项（R7 <7：5>）。

如果启用了开/关模式，则不能使用曼彻斯特解码器。

5. 唤醒帧

AS3933的唤醒机制有两种,一种是接收载波信号+正文数据,然后产生唤醒信号.另一种是接收载波信号+前导+模式+正文.在接收完模式之后即产生唤醒信号.本文采用第二种机制.

帧格式:

解释:

1) Carrier Burst为125KHz载波信号,长度最少16Tclk + 16Tcarr.Tclk为AS3933的时钟32.768KHz,Tcarr为125KHz,

    则最小时间为16 * 30.5us + 16 * 8us = 616us.最大长度要小于155Tclk,4727.5us.

2) 如果AS3933模式是scan mode,则Carrier Burst长度最小是80Tclk + 16Tcarr,2568us.

3) Carrier Burst和Preamble之间插入一位,长度为半个曼彻斯特码元长度.

4) Preamble至少6位101010.

5) Pattern可以为16位或者32位.

6) Preamble和Pattern总长度有限制.当Pattern为16位时,总长度不能大于30个曼彻斯特码元.当Pattern为32位时,总长度不能大于46个曼彻斯特码元.

7) AS3933的曼彻斯特编码认为码元1为下降沿跳变,码元0为上升沿跳变.

6. 民间评估套件 

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