SX1231的无线射频收发系统设计研究

初始化程序

初始化程序包括STM8L151K2的初始化以及SX1231的收发频率、工作模式、调制方式、数据速率以及数据包处理等寄存器的初始化配置。

系统上电后，STM8L151K2处于默认状态，根据系统功能需求重新进行初始化配置。SX1231也处于默认状态，需要进行配置才能工作。SX1231的初始化是一个重要的部分，正确的配置对系统最终的通信性能有很大的影响。

数据发送程序

无线发送程序流程如图3所示。完成STM8L151K2、SX1231的初始化后，配置寄存器写入相应的初始化RF控制字；然后通过SPI连续写寄存器向TX FIFO内写入需要发送的数据；再切换到发射模式。当数据发送完后，PacketSent寄存器置1，同时映射的DIO PIN会变成高电平通知MCU数据包发送完成。然后写数据到FIFO，发送，如此循环。直到所有数据发送完成，进入Sleep模式。

图3 数据收发流程图

数据接收程序

程序完成STM8L151K2、SX1231的初始化后，配置寄存器写入相应的初始化RF控制字，把SX1231配置为接收状态。检测PayloadReady为高电平时，表明已经收到数据，然后MCU从FIFO中读取数据，并进行处理。如此循环直至完成接收。

系统测试结果

系统测试条件及设置

该部分为本系统测试时的设置，根据不同的应用需求，部分设置可用作相应的变动。

电源电压：3.3V

频率：868.3MHz

数据速率：4.8kbps

频偏：5.0kHz

接收机带宽：10kHz

数据类型：PN15

功率设定：4dBm

测试结果

发射功率

从图4中可以看到，发射功率为6.86dBm。低于5mW（7dBm）的规范要求。

图4 发射功率

载波频率容限：100x10-6

从图5中可以看出，设置为868.3MHz输出，实际测量的频率为868.2960MHz，则频率偏差为(（868.30-868.296）MHz/868MHz)=4.6×10-6，小于规定的载波频率容限100×10-6。

图5 载波频率容限

发射信号的占空比限值：1%

发射信号的占空比通常指在一定时间内，发射信号的时间与未发射信号的时间比值。这主要取决于应用的要求，但是对类似短距离无线通信，发射器的发射的时间是非常的小，适合于各种控制类应用。如抄表的应用中，每个月抄表一次，而且每次发射的时间都小于1秒，这个占空比远远小于1%。

图6 信道间隔和占用带宽

图7 邻信道功率

信道间隔和占用带宽

对于25kHz的信道间隔，允许的占用带宽为8.5kHz~16kHz之间。从图6的结果中可以看到，占有99%的能量的占用带宽为14.7247kHz，小于16kHz。

邻信道功率

在载波25kHz频率偏移处的功率须小于载波功率40dB。

接收灵敏度

接收灵敏度是-113.4dBm@0.1%。整个系统的接收链路预算为120.2dB。通信距离可以达到600m左右。

从测试结果可看出该系统具有很好的性能，精准的频率控制，高的接收灵敏度，可以满足于宽带的应用要求，而且结果也表明完全适合于窄带应用。完全满足于中国年微功率（短距离）无线电应用对于868MHz~868.6MHz频段的规范要求。在本系统的基础上，稍作改变就可适用于不同的应用环境。