“Контроллер для организации сенсорной сети” (стр. 4 из 11)
Пороговое напряжение может быть задано на уровнях 2.1V, 2.4V, 2.5V или 2.6V через программное управление.
7. Система прерываний
Система прерываний на JN513x - система аппаратного векторного прерывания. JN513x снабжен несколькими источниками прерываний. Некоторые связанные с операциями центрального процессора (прерывания центрального процессора), другие используются аппаратными средствами. Когда происходит прерывание, процессор завершает выполнение текущей программы, с аппаратного адреса (вектора), определенного для этого прерывания загружается подпрограмма обработки. Выполнение процедур обработки прерывания всегда выполняется в привилегированном режиме. Источники прерываний и их векторы приведены в таблице1:
Таблица 1
Векторы прерываний
| Источник прерывания | Адрес вектора | Причина |
| Сброс | 0x100 | Программный или аппаратный сброс |
| Ошибка шины | 0x200 | Шинная ошибка или попытка обращения по недопустимому физическому адресу |
| Таймер тактов | 0x500 | Истечение времени таймера |
| Выравнивание | 0x600 | Load/Store to naturally not aligned location Загрузка/сохранение по неестественному адресу |
| Запрещенная команда | 0x700 | Запрещенная команда в потоке команд |
| Аппаратное прерывание | 0x800 | Аппаратное прерывание |
| Системный вызов | 0xC00 | Системный вызов, Инициализированный программным обеспечением (l.sys команда) |
| Ловушка | 0xE00 | Вызов команды l.trap |
7.1. Системный вызов
Выполнение l.sys команды генерирует прерывание системного вызова. Цель этого прерывания состоит в том, чтобы позволить задаче переключиться в привилегированный режим, когда используется операционная система реального времени.
7.2. Прерывания процессора
7.2.1. Ошибка шины
Прерывание ошибки шины генерируется при попытке обратиться к адресу памяти, который не существует, или не заполнен памятью или периферийными регистрами.
7.2.2. Выравнивание
Прерывания выравнивания генерируются, когда программное обеспечение пытается обратиться к объектам, которые не входят в естественные границы слова. Например, попытка чтения 16-разрядного объекта с адреса 0xFFF1 вызовет исключение выравнивания, как и чтение 32-разрядного объекта с 0xFFF1, 0xFFF2 или 0xFFF3. Примеры правильных 32-разрядных объектных адресов -
0xFFF0, 0xFFF4, 0xFFF8 и т.д.
7.2.3. Запрещенная команда
Если центральный процессор будет читать непризнанную команду из памяти как часть ее вызова команды, то это вызовет прерывание запрещенной команды.
7.3. Аппаратные прерывания
Аппаратные прерывания, сгенерированные приемопередатчиком, аналоговыми или цифровыми внешними устройствами и устройствами, устройствами, подключенными к выводам DIO, индивидуально замаскированы программируемым контроллером прерываний (PIC). Управление прерываниями осуществляется из библиотеки внешних устройств (рис. 11).
Рис 11. Программируемый контроллер прерываний.
Прерывания используются для вывода JN513x из спящего режима. В спящем режиме внешние устройства, контроллер полосы немодулированных частот, сопроцессор безопасности и PIC выключены, но прерывания штырьков DIO, таймеров пробуждения и аналоговых компараторов все еще фиксируются для пробуждения JN513x.
8. Беспроводной приемопередатчик
Беспроводный приемопередатчик включает 2.45GHz радио-блок, модем O-квадратурной-фазовой-модуляции, процессор полосы немодулированных частот, сопроцессор безопасности и контроллер PHY. Эти блоки, с программным обеспечением протокола, предоставленным как библиотека, образуют основанный на стандартах IEEE802.15.4 беспроводной приемопередатчик, который передает и получает данные по воздуху в полосе 2.4GHz, не подлежащей лицензированию.
8.1. Радио-блок
Радио-блок содержит приемную и передающую части, которые сходятся в переключателе TX/RX. Этот переключатель позволяет подключить 200 Ω дифференциальную антенну непосредственно без внешних компонентов. Альтернативно, симметричный трансформатор может использоваться при применении несимметричных антенн (рис. 12).
Рис. 12. Архитектура радио-блока.
Кварцевый генератор на 16 МГц подает сигнал на делитель, который обеспечивает импульсами синтезатор с определенной частотой. Синтезатор содержит программируемые делители обратной связи, фазовый детектор, накачку заряда и внутренний управляемый генератор напряжения (VCO). VCO не имеет никаких внешних компонентов, включает схему калибровки для компенсации различия во внутренних значениях узлов в зависимости от температурных изменений. VCO управляет фазовой автоподстройкой (PLL), имеющей контурный фильтр, состоящий из трех внешних компонентов. Программируемая накачка заряда также используется для настройки характеристик электрического контура.
Цепь приемника начинается с низко-шумного усилителя / комбинации смесителей, выходы которых передают сигнал на полосовой многофазный фильтр, обеспечивающий определение качества канала и отклонение частоты. Затем сигнал передается к двум усилителям с переменными коэффициентами усилителя. Их коэффициент усиления задается в блоке (AGC) автоматической регулировки усиления в модеме. Далее сигнал подается на полосовой фильтр и преобразуется в цифровой перепрограммируемым АЦП.
В процессе передачи цифровые потоки I и Q от модема подаются к блокам ЦАП квадратур I и Q, буферизуются и фильтруются по низкой частоте, после чего подаются на смесители модулятора. Затем суммированный сигнал на 2.4 ГГц передается на Усилитель Мощности RF (PA), мощность которого может быть задана одним из шести параметров настройки. Выход PA управляет антенной через переключатель RX/TX.
8.1.1. Внешние компоненты радио-блока
Контурный фильтр VCO требует использования трех внешних компонентов; штырек IBIAS требует одного внешнего компонента как показано на рисунке 13. Эти компоненты должны быть помещены как можно ближе к штырькам JN513x и общей шине.
Рис. 13. Подключение внешних компонентов радио-блока.
Радио-блок запитывается от внутренних стабилизаторов 1.8V, подключенных к линии питания аналоговых устройств VDD1, что необходимо для обеспечения хорошей шумовой изоляции между цифровой логикой JN513x и аналоговыми блоками. Этими стабилизаторами управляет контроллер полосы немодулированных частот и программное обеспечение протокола с целью минимизировать потребляемую мощность.
8.1.2. Дополнительная антенна
Использование дополнительной антенны - методика, которая максимизирует производительность системы антенны. Она позволяет радио-блоку переключаться между двумя антеннами, у которых есть очень низкая корреляция между их полученными сигналами. Как правило, это достигается расположением двух антенн приблизительно 0.25 длины волны обособленно или при использовании двух ортогональных поляризованных антенн. Так, если пакет данных передан, и никакое подтверждение не получено, система радиосвязи может переключиться на другую антенну для повторной попытки.
8.2. Модем
Модем выполняет всю необходимую модуляцию и выполняет функции, требуемые для цифровой передачи и приема данных со скоростью 250 Кбит/с на частоте 2450 МГц в соответствии со стандартом IEEE802.15.4 (рис. 14).
Рис. 14. Архитектура модема.
Передатчик получает символы от процессора полосы немодулированных частот и использует функцию распространения, чтобы отобразить каждый уникальный 4-битовый символ как 32-ичную Псевдослучайную Шумовую (PN) последовательность. Блок квадратурной фазовой модуляции смещения и блок формирования полусинусоидального импульса обрабатывают результирующую распространяющую последовательность для выделения двух независимых сигналов фазы квадратуры (I и Q), которые впоследствии преобразуются в аналоговые напряжения в передающей части радио-блока.
Автоматическая регулировка усиления (AGC) контролирует полученный уровень сигнала и корректирует коэффициент усиления усилителей в приемной части радио-блока для поддержания оптимальной амплитуды сигнала во время приема.
Демодулятор выполняет цифровое преобразование и соответствующую фильтрацию, чрезвычайно терпим к смещениям несущей частоты сверх ±80ppm без внесения существенной деградации в производительность.
Блок обнаружения символа и синхронизации выполняет функции с использованием прямых методик корреляции последовательности с поиском полей Разделителя Преамбулы и Начала кадра (SFD), содержавшихся в переданном IEEE 802.15.4 Заголовке Синхронизации (SHR).
Особенности, представленные для поддержки сетевых алгоритмов выбора канала, включают Детектирование Энергии (ED), Индикация Качества Связи (LQI) и полностью программируемая Оценка Чистоты Канала (CCA).