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摘 要： 本文介绍了Nordic VLSI ASA 公司的2.4GHz新型射频芯片nRF24E1的功能， 特点及其在3键、3轴承无线鼠标中的简单应用实例。
关键词： nRF24E1；2.4GHz；无线鼠标
引言
nRF24E1是Nordic VLSI ASA 公司今年最新开发的工作在2.4GHz上的射频芯片，其内嵌有：一8051兼容单片机，一个9个通道的A/D转换控制器和一2.4GHz的无线收发模块。该芯片封装小（QFN6*6），工作电压为：1.9V~3.6V，使其适合用电池供电。它可应用在：无线键盘、无线耳机、无线鼠标、工业传感器、PC外设、电话外设、报警器、远程遥控等。以下将通过介绍其在无线鼠标中的应用，以此来介绍此芯片的功能和特点。
其鼠标产生的6个输入信号：X-轴移动，Y-轴移动，Z-轴移动，左按键，中间滚轮，右按键；均可直接接在nRF24E1的I/O口上，通过I/O检测，采集鼠标这6个信号，再将其通过无线发送出去（ShockBurst发送方式）。
当鼠标移动时，其下部的小球会带动相应轴承转动，通过轴承上的转盘（如图2）遮挡红外光，在接收管处产生矩形脉冲信号。将此信号输出接到nRF24E1的I/O口上，通过nRF24E1内部的51兼容单片机控制，采集此信号，再将此信号通过射频模块发射出去。鼠标的按键操作检测也类似，其信号接在nRF24E1的I/O口上，通过其内的单片机检测按键操作（软件进行按键去抖处理），然后通过射频发出按键信息。
图3中的上半部为nRF24E1芯片外接元器件图，左边一小芯片X25320（EEPROM）为nRF24E1的程序存储器，其容量大小为4K，内部存有nRF24E1运行所需的主程序。当上电时，nRF24E1通过芯片内部的引导程序(已由厂家固化在其内部ROM中，不可修改)，通过SPI口，将主程序导入片内RAM中运行。
下半部S1-S3三个按键用于产生鼠标的三个按键信息，其用软件去抖，因此可不接电容滤波。三个红外发光管，与6个红外接收管，通过图2中的大转盘，遮挡和透过红外光，使6个红外接收管通断，以此产生鼠标移动的位置方波信息，nRF24E1通过I/O口采集此信号。
nRF24E1芯片功能与特点
nRF24E1是一工作在2.4GHz的无线收发芯片，其内部集成有：8051兼容单片机；10位，9个输入，100kSPS的A/D转换器；2.4GHz的无线收发模块，提供ShockBurst和DuoCeiver两种无线工作模式。工作电压：1.9V~3.6V。图4为其内部结构框图。
图1 用nRF24E1实现3键，3轴承无线鼠标总体方案(略)
图2 通过红外发射接收产生鼠标位移信号示意图(略)
从图4中可看出，nRF24E1具有丰富的内部资源，其内嵌的51兼容单片机，可方便控制此芯片内的各种模块，如A/D转换模块，2.4GHz射频模块等，以此实现各种功能，不必外接CPU控制，提高了工作稳定度，集成度，大大减少了PCB布线尺寸。同时其内的低电压RC振荡可在停止外部晶体振荡的情况下提供CPU时钟信号，使CPU可在POWER
DOWN省电模式下定时唤醒(一般单片机在POWER DOWN模式下只能通过外部复位唤醒 )。
nRF24E1的程序存储控制
nRF24E1的运行程序放在外部X25320串行EEPROM中，当芯片上电开始工作时，其内部的引导程序（已由厂家固化在内部）会通过SPI接口，将外部EEPROM中的主程序导入nRF24E1的SRAM（具有4K
SRAM,没被程序占用的可作为片内RAM使用）中，接着执行一跳转指令，开始运行主程序。
其主程序要按图5规则写入EEPROM中：
速度（bit 3）：EEPROM 的最大速度
0=1MHz ； 1=0.5MHz
XO_FREQ(bit 2,1和0)：晶体的频率
000=4MHz；001=8MHz；010=12MHz
011=16MHz；100=20MHz
nRF24E1 ShockBurst 无线发送模式
通过配置特殊寄存器，可使nRF24E1工作在ShockBurst无线方式。其发送速度快，耗电省，图6为一般无线工作方式与ShockBurst无线方式的区别：当nRF24E1发送数据时，需约10mA的工作电流，在一般工作模式下，其发送时间长，耗电大，而在ShockBurst工作方式下，其发送时间短，相应耗电省。
2.4GHz射频天线设计
将天线布在板厚1.6mm,材质FR4的印制板上，采用1/4 波长单极天线。FR4板材在2.4G时电介质常数为4.4，单极天线的宽度W=1.5mm，在这些参数给定的情况下，计算单极天线周围物质的电介常数为3.16，从而可算出此条件下波长为6.89cm，1/4波长即1.72cm。但将天线布在印制板上，为了使其在2.4GHz更容易谐振，需将长度再加长5mm。最后，其天线在印制板上形状就像一线长22mm，线宽1.5mm导线。
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