[发明专利]支持蓝牙BLE协议的射频收发器及其控制方法

摘要

本发明公开了一种支持蓝牙BLE协议的射频收发器及其控制方法，该收发器通过在通用的2.4Ghz射频收发器中内置部分需要快速数据控制的BLE协议模块，让射频收发器实现部分协议链接层的工作，减小射频收发器和MCU之间的数据量，MCU可直接通过SPI接口控制射频收发器以实现BLE协议的控制，使得在设计BLE芯片时不受MCU限制，只需考虑射频收发器的性能和功能的实现。相比于传统的SOC解决方案，本发明对于蓝牙射频收发器的物理层和协议层做了清晰地分割，能够通过SPI接口满足蓝牙协议中的关键收发时间窗口要求，且设计灵活，只需更改底层寄存器即可满足不同的协议参数要求，便于与外部MCU集成。

主权项

1.支持蓝牙BLE协议的射频收发器，其特征在于：包括SPI接口（1）、REGISTER模块（2）、FIFO INTFACE模块（3）、RX_FIFO模块（4）、RX_PACKET模块（5）、CRC GENERATOR模块（6）、Dewhitening模块（7）、2.4Ghz Receiver模块（8）、TX_FIFO模块（9）、TX_PACKET模块（10）、CRC CHECKER模块（11）、Whitening模块（12）、2.4Ghz Transmitter模块（13）、FSM_CTRL模块（14）、BitCount模块（15）、Address Match模块（16）和IFS Contrl模块（17）；/n所述SPI接口（1）的一端用于连接MCU，另一端与所述REGISTER模块（2）连接，所述REGISTER模块（2）分别与所述FIFO INTFACE模块（3）、所述FSM_CTRL模块（14）和所述BitCount模块（15）连接，所述FIFO INTFACE模块（3）连接分别与所述TX_FIFO模块（9）和所述RX_FIFO模块（4）连接，所述TX_FIFO模块（9）与所述TX_PACKET模块（10）连接，所述TX_PACKET模块（10）分别与所述FSM_CTRL模块（14）、所述BitCount模块（15）和所述CRCGENERATOR模块（6）连接，所述CRC GENERATOR模块（6）与所述Whitening模块（12）连接，所述Whitening模块（12）与所述2.4Ghz Transmitter模块（13）连接，所述2.4Ghz Receiver模块（8）分别与所述IFS Contrl模块（17）和所述Dewhitening模块（7）连接，所述IFS Contrl模块（17）与所述2.4Ghz Transmitter模块（13）连接，所述Dewhitening模块（7）与所述CRCCHECKER模块（11）连接，所述CRC CHECKER模块（11）分别与所述RX_PACKET模块（5）、所述Address Match模块（16）和所述BitCount模块（15）连接，所述Address Match模块（16）与所述RX_PACKET模块（5）连接，所述RX_PACKET模块（5）分别与FSM_CTRL模块（14）和所述RX_FIFO模块（4）连接；/n所述SPI接口（1），作为射频收发器和MCU之间的通信接口，可读写数据，射频收发器的所有配置及控制均通过所述SPI接口（1）实现；/n所述REGISTER模块（2），为一个寄存器组，用于存储所有的配置数据，以及负责所有映射到所述REGISTER模块（2）的控制命令及FIFO的操作的读写；/n所述FIFO INTFACE模块（3），负责对所述TX_FIFO模块（9）和所述RX_FIFO模块（4）进行时序和地址的控制，以及将所述TX_FIFO模块（9）和所述RX_FIFO模块（4）的接口映射到所述REGISTER模块（2），以便所述SPI接口（1）进行读写操作；/n所述RX_FIFO模块（4），负责接收数据的存储；/n所述TX_FIFO模块（9），负责发射数据的存储；/n所述FSM_CTRL模块（14），为一个主机状态控制模块，负责对所述REGISTER模块（2）解析出的所有命令进行处理，并根据命令的不同去控制各个模拟模块和数字模块的工作状态；/n所述TX_PACKET模块（10），为一个发射数据包处理模块，负责将所述TX_FIFO模块（9）里的payload数据，根据BLE的PHY层协议进行打包处理，然后串行输出；/n所述CRC GENERATOR模块（6），为一个CRC校验产生模块，负责在数据包的末尾加上CRC校验数据；/n所述Whitening模块（12），为一个白化模块，负责对发射的数据进行白化处理；/n所述2.4Ghz Transmitter模块（13），为一个发射器，负责将需要发射的数据转换成模拟模块需要的数据，然后再通过射频模块把转换后的发射数据进行调制后输出到天线端；/n所述2.4Ghz Receiver模块（8），为一个接收器，负责将天线端接收到的无线信号进行解调，再将解调产生的原始数据进行串行输出；/n所述Dewhitening模块（7），为一个反白化模块，负责将解调信号进行反白化处理；/n所述CRC CHECKER模块（11），为一个CRC检查模块，负责对数据包进行CRC校验结果检查；/n所述RX_PACKET模块（5），为一个接收数据包处理模块，负责对接收到的数据包进行解包处理，将接收到的串行数据包里的payload数据按字节存储到所述RX_FIFO模块（4）；/n所述BitCount模块（15），为一个数据位计数模块，负责在发射和接收数据时，从地址结束开始对payload数据位进行计数，然后实时对计数结果与一个可配置的寄存器进行比较，当计数器计数结果达到寄存器值时，该模块会产生一个脉冲信号直接输出到芯片管脚，MCU会将该脉冲信号作为中断事件去执行相应的操作；/n所述Address Match模块（16），为一个器件地址匹配模块，负责在接收BLE协议数据包时，自动对接收到的数据包里器件地址进行匹配，然后给出匹配结果；/n所述IFS Contrl模块（17），为一个帧间隔控制计数器模块，负责满足协议的帧间隔时间要求，精确控制要发射的数据包的开始发射时间。/n