SI24R2E

Si24R2E 2.4GHz 超低功耗有源 RFID 标签系统 SoC 单芯片 主要特性  工作在 2.45GHz ISM 频段   内置 128 次可编程 NVM 存储器  应用范围 具有超低功耗自动发射功能  具有低电压自动报警功能  具有防拆卸报警功能  集成防冲突通信机制  内置 3KHz RCOSC 和硬件 Watchdog  3.3V 编程电压  调制方式：GFSK  数据速率：2Mbps/1Mbps/250Kbps  超低关断电流：700nA  超低待机电流：15uA  快速启动时间： ≤ 130uS IREF 16  宽电源电压范围：1.9-3.6V VSS 17  宽数字 I/O 电压范围:1.9-5.25V VCC 18  低成本晶振：16MHz±60ppm  最高发射功率：7dBm  发射电流(2Mbps): 13.5mA（0dBm)  最高 10MHz 四线 SPI 接口  发射数据硬件中断输出  QFN20 封装 兼容 Si24R1 和 Si24R2 发射功能  超低功耗有源 RFID 系统  智慧校园卡管理系统  电动自行车防盗系统  固定资产监管系统  智能停车场管理系统 2021/12/02 VSS RFN RFP VDD_PA 15 14 13 12 11 10 XI 9 XO 8 VSS VDD_D 19 7 VCC 20 6 IRQ Si24R2E 1 1 2 3 4 5 CE CSN SCK MOSI MISO QFN20 4×4 VSS Rev1.0 VCC 封装图 Si24R2E 结构框图 TX FIFOs PA RFP Transmitter Transmitter Baseband SPI GFSK/FSK Modulator RFN Regs Map Power Management Rev1.0 2021/12/02 RF PLL Auto-Transmission Controller and Watchdog 2 128 Times NVM Memory CSN SCK MOSI MISO IRQ CE Si24R2E 术语缩写 术语 描述 中文描述 ARQ Auto Repeat-reQuest 自动重传请求 ART Auto ReTransmission 自动重发 ARD Auto Retransmission Delay 自动重传延迟 ATR Auto Transmission 自动发送 BER Bit Error Rate 误码率 CE Chip Enable 芯片使能 CRC Cyclic Redundancy Check 循环冗余校验 CSN Chip Select 片选 DPL Dynamic Payload Length 动态载波长度 GFSK Gaussian Frequency Shift Keying 高斯频移键控 IRQ Interrupt Request 中断请求 ISM Industrial-Scientific-Medical 工业-科学-医学 LSB Least Significant Bit 最低有效位 Mbps Megabit per second 兆位每秒 MCU Micro Controller Unit 微控制器 MHz Mega Hertz 兆赫兹 MISO Master In Slave Out 主机输入从机输出 MOSI Master Out Slave In 主机输出从机输入 MSB Most Significant Bit 最高有效位 NVM Non-volatile Memory 非易失性存储器 PA Power Amplifier 功率放大器 PID Packet Identity 数据包识别位 PLD Payload 载波 RX RX 接收端 TX TX 发射端 PWR_DWN Power Down 掉电 PWR_UP Power UP 上电 RF_CH Radio Frequency Channel 射频通道 RCOSC RC Oscillator RC 振荡器 RSSI Received Signal Strength Indicator 信号强度指示器 RX Receiver 接收机 RX_DR Receive Data Ready 接收数据准备就绪 SCK SPI Clock SPI 时钟 SPI Serial Peripheral Interface 串行外设接口 TX Transmitter 发射机 TX_DS Transmit Data Sent 已发数据 XTAL Crystal 晶体振荡器 Watchdog Hardware Watchdog 硬件看门狗 Rev1.0 2021/12/02 3 Si24R2E 目 录 1 简介 .................................................................................................................................................................. 5 2 引脚信息 .......................................................................................................................................................... 7 3 工作模式 .......................................................................................................................................................... 8 3.1 状态转换图 ............................................................................................................................................................ 8 3.1.1 Shutdown 工作模式 ....................................................................................................................................... 8 3.1.2 Standby 工作模式 .......................................................................................................................................... 9 3.1.3 Idle-TX 工作模式........................................................................................................................................... 9 3.1.4 TX 工作模式 .................................................................................................................................................. 9 3.1.5 ATR 工作模式 ................................................................................................................................................ 9 4 数据包处理协议.............................................................................................................................................. 11 4.1 包格式 ...................................................................................................................................................................11 4.2 通信模式 ............................................................................................................................................................. 12 4.2.1 NO ACK 模式 .............................................................................................................................................. 12 4.2.2 动态 PAYLOAD 长度与静态 PAYLOAD 长度 ......................................................................................... 12 4.3 兼容模式 ........................................................................................................................................................ 12 5 SPI 数据与控制接口 ..................................................................................................................................... 13 5.1 SPI 命令 ............................................................................................................................................................... 13 5.2 SPI 时序 ............................................................................................................................................................... 14 6 寄存器映射表................................................................................................................................................. 15 7 主要参数指标................................................................................................................................................. 19 7.1 极限参数 ............................................................................................................................................................. 19 7.2 电气指标 ............................................................................................................................................................. 19 8 封装 ................................................................................................................................................................ 21 9 典型应用原理图............................................................................................................................................. 23 9.1 典型应用原理图 ................................................................................................................................................. 23 9.2 PCB 布线 ............................................................................................................................................................. 25 10 版本信息 ...................................................................................................................................................... 27 11 订单信息 ....................................................................................................................................................... 28 12 技术支持与联系方式................................................................................................................................... 29 附： 典型配置方案............................................................................................................................................. 30 Rev1.0 2021/12/02 4 Si24R2E 简介 1 Si24R2E 是一颗工作在 2.45GHz ISM 频段，专为低功耗有源 RFID 应用场合设计， 集成嵌入式 2.45GHz 无线射频发射器模块、128 次可编程 NVM 存储器模块以及自动发 射控制器模块等。工作频率范围为 2400MHz-2525MHz，共有 126 个 1MHz 带宽的信道。 内部集成高 PSRR 的 LDO 电源，保证 1.9-3.6V 宽电源范围内稳定工作。 Si24R2E 采用 GFSK 数字调制与解调技术。数据传输速率可配置，支持 2Mbps、 1Mbps 和 250Kbps 三种数据速率。高的数据速率可以在更短的时间完成同样的数据收 发，因此可以具有更低的功耗。芯片输出功率可调节，根据实际应用场合配置相应适合 的输出功率，节省系统的功耗。 Si24R2E 针对低功耗应用场合进行了特别优化，在关断模式下，所有寄存器值与 FIFO 值保持不变，关断电流为 700nA；在待机模式下，时钟保持工作，工作电流为 15uA， 并且可以在最长 130uS 时间内开始数据的发射。 Si24R2E 开启自动发射功能，内部 Watchdog 与内部 RCOSC 时钟工作，内部 Timer 计时器开始计时，芯片工作在睡眠状态下，此时待机电流仅为 700nA。当内部 Timer 计 时器计满，自动发射控制器自动完成数据从 NVM 存储器的装载与发射，数据发射完成 后，芯片立即进入睡眠状态。Si24R2E 的平均功耗非常低，特别适合纽扣电池供电的应 用系统。 Si24R2E 操作方便，不需要外部 MCU，即可以自动完成数据的装载与发射。NVM 存储器可以存储寄存器配置与发射的数据内容，掉电后不会丢失，数据可保持 10 年以 上。在 3.3V 供电电压下，无需外部高压，外部 MCU 可以通过芯片的四线 SPI 接口完 成 NVM 的配置编程，芯片最大可编程次数为 128 次，芯片支持 NMV 加锁，防止 NVM 配置数据回读，保证用户数据安全。 Si24R2E 具有非常低的系统应用成本，不需要外部 MCU，仅少量外围无源器件即 可以组成一个有源 RFID 无线数据发射系统。 Rev1.0 2021/12/02 5 Si24R2E TX FIFOs PA RFP Transmitter Transmitter Baseband SPI GFSK/FSK Modulator RFN Regs Map Power Management RF PLL Auto-Transmission Controller and Watchdog 图 1-1 芯片结构框图 Rev1.0 2021/12/02 6 128 Times NVM Memory CSN SCK MOSI MISO IRQ CE Si24R2E IREF 16 VSS 17 VSS RFN RFP VDD_PA 引脚信息 VCC 2 15 14 13 12 11 10 XI 9 XO 8 VSS VDD_D 19 7 VCC 20 6 IRQ Si24R2E VCC 18 CE 3 4 5 MISO 2 CSN 1 MOSI VSS SCK QFN20 4×4 图 2-1 Si24R2E 引脚信息图（QFN20 4×4 封装） 表 2.1 引脚功能描述 端口 端口名称 端口类型 功能描述 1 CE DI 芯片开启信号，防拆解控制信号 2 CSN DI SPI 片选信号 3 SCK DI SPI 时钟信号 4 MOSI DI SPI 输入信号 5 MISO DO SPI 输出信号 6 IRQ DO 可屏蔽中断信号，低电平有效 7/15/18 VCC Power 电源（+1.9 ~ +3.6V，DC） 8/14/17/20 VSS Power 地（0V） 9 XO AO 晶体振荡器输出引脚 10 XI AI 晶体振荡器输入引脚 11 VDD_PA Power 给内置 PA 供电的电源输出引脚（+1.8Ｖ） 12 RFP RF 天线接口 1 13 RFN RF 天线接口 2 16 IREF AI 基准电流 19 VDD_D PO 内部数字电路电源，须接去耦电容 Die exposed Power 地（0V） ，推荐与 PCB 大面积地相连 Rev1.0 2021/12/02 7 Si24R2E 工作模式 3 3.1 状态转换图 Si24R2E 芯片内部有状态机，控制着芯片在不同工作模式之间的转换。 Si24R2E 可配置为 Shutdown、Standby、Idle-TX、TX、ATR 五种工作模式。状态 转换图如图 3-1 所示。 芯片上电 VDD>=1.9V 上电延时250ms 查询NVM AUTX_FLAG==1? 关断模式 Shutdown N Y SPI设置 AUTX_ON=0 PWR_UP=1 切换时间：1.5~2ms PWR_UP=0 PWR_UP=0 待机模式 Standby CE=0 定时唤醒 PRIM_RX=0,CE=1 TX FIFO无数据 LOAD NVM配置与 数据 发射空闲模式 Idle-TX TX FIFO无数据且CE=1 自动发射模式(ATR) 自动写FIFO，模式自动切换 单帧数据发射完成且CE=0 TX FIFO 有数据且CE=1 切换时间：120~130us 发射模式 TX 睡眠状态 发射数据 发射完成，自动进入休眠 TX FIFO有数据 且CE=1 图 3-1 Si24R2E 工作模式切换图 3.1.1 Shutdown 工作模式 当芯片 NVM 内部配置 ATR 功能关闭时,AUTX_FLAG 为 1，芯片上电后直接进入 Shutdown 模式，在 Shutdown 工作模式下，Si24R2E 所有功能模块关闭，芯片停止工作， 消耗电流最小，但所有内部寄存器值和 FIFO 值保持不变，仍可通过 SPI 实现对寄存器 的读写，该状态时，芯片工作电流约 700nA。设置 CONFIG 寄存器的 PWR_UP 位的值 为 0，芯片立即返回到 Shutdown 工作模式。 Rev1.0 2021/12/02 8 Si24R2E 3.1.2 Standby 工作模式 在 Standby 工作模式，只有晶体振荡器电路工作，保证了芯片在消耗较少电流的同 时能够快速启动。设置 CONFIG 寄存器下的 PWR_UP 位的值为 1，芯片待时钟稳定后 进入 Standby 模式。芯片的时钟稳定时间一般为 1.5~2ms，与晶振的性能有关。当引脚 CE=1 时，芯片将由 Standby 模式进入到 Idle-TX 模式，当 CE=0 时，芯片将由 Idle-TX、 TX 模式返回到 Standby 模式。 3.1.3 Idle-TX 工作模式 在 Idle-TX 工作模式下，晶体振荡器电路及时钟电路工作。相比于 Standby 模式， 芯片消耗更多的电流。当发送端 TX FIFO 寄存器为空，并且引脚 CE=1 时，芯片进入到 Idle-TX 模式。在该模式下，如果有新的数据包被送到 TX FIFO 中，芯片内部的电路将 立即启动，切换到 TX 模式将数据包发送。 在 Standby 和 Idle-TX 工作模式下，所有内部寄存器值和 FIFO 值保持不变，仍可 通过 SPI 实现对寄存器的读写。 3.1.4 TX 工作模式 当需要发送数据时，需要切换到 TX 工作模式。芯片进入到 TX 工作模式的条件为： TX FIFO 中有数据， CONFIG 寄存器的 PWR_UP 位的值为 1，PRIM_RX 位的值为 0， 同时要求引脚 CE 上有一个至少持续 10us 的高脉冲。芯片不会直接由 Standby 模式直接 切换到 TX 模式，而是先立即切换到 Idle-TX 模式，再由 Idle-TX 模式自动切换到 TX 模 式。Idle-TX 模式切换到 TX 模式的时间为 120us~130us 之间，但不会超过 130us。单包 数据发送完成后，如果 CE=1, 则由 TX FIFO 的状态来决定芯片所处的工作模式，当 TX FIFO 还有数据，芯片继续保持在 TX 工作模式，并发送下一包数据；当 TX FIFO 没有 数据，芯片返回 Idle-TX 模式；如果 CE=0，立即返回 Standby 模式。数据发射完成后， 芯片产生数据发射完成中断。 3.1.5 ATR 工作模式 当芯片 NVM 内部配置 ATR 功能打开时，AUTX_FLAG 为 0，且 CSN 引脚为高电 平时，芯片上电后进入自动发射（ATR）工作模式，芯片自动从 NVM 装入寄存器配置， 自动将数据写入 FIFO。待芯片稳定后发射数据，数据发射完成后自动进入睡眠状态， 睡眠状态下，内部硬件 Watchdog 与 RCOSC 以及定时器电路工作，寄存器状态保持， 整个芯片工作电流约 700nA，由于芯片发射数据时间很短，大部分时间工作在睡眠状态， 因此芯片的平均工作电流非常低。 数据的重发时间间隔可以在 NVM 中配置，支持简单 ALOHA 协议，支持三个频点 Rev1.0 2021/12/02 9 Si24R2E 的自动跳频工作，减少多芯片同时发射数据的冲突概率。 当 ATR 功能启动后，外部 MCU 通过 SPI 接口写入 AUTX_ON 命令后，ATR 功能 关闭，MCU 可以通过 SPI 接口实现内部寄存器配置与数据发射，再次写入同样的 AUTX_ON 命令 ATR 功能重新打开，芯片重新进入 ATR 自动发射工作模式。 AUTX_ON 命令也可在芯片软件复位命令执行后或重新上电后失效，从而使得 ATR 功能再次启动。 当 ATR 功能启动后，外部 MCU 通过 SPI 接口写入 AUTX_ON 命令前，必须先将 SPI 的 CSN 引脚拉低后再拉高（低电平脉冲），紧接着 CSN 拉低，写入 AUTX_ON 命 令。 在 ATR 工作模式下，内部硬件看门狗电路（Watchdog）自动打开，当连续三次数 据发射不成功时，芯片自动复位重启。 Rev1.0 2021/12/02 10 Si24R2E 数据包处理协议 4 Si24R2E 基于包通信，数据包格式与 Si24R1 相同。芯片内部集成基带处理引擎，可 以不需要外部微控制器干预，自动实现数据包的处理。基带处理单元支持 1 到 32 字节 动态数据长度，数据长度在数据包内。也可以采用固定数据长度，通过寄存器指定；基 带处理单元完成数据的自动解包、打包。该处理单元内部有 3 级 FIFO，可以一次发射 3 包数据。 4.1 包格式 一个完整的数据包包括前导码、地址、包控制字、负载数据以及 CRC。如图 4-1 显示为一个完整的包。 前导码 地址 包控制字 负载数据 CRC 图 4-1 一个完整的数据包 前导码字段主要用于接收数据同步，发射时芯片自动附上，对用户透明。 地址字段为接收数据方地址，只有当该地址与芯片的地址寄存器中地址相同时才会 接收。地址长度可以通过配置寄存器 AW 配置为 3、4 或 5 字节。 包控制字段长度为 9bit, 结构如图 4-2。 数据包长度 6bit PID 2bit NO_ACK 1bit 图 4-2 包控制字段格式 数据包长度子字段指定数据包的长度，可以为 0 到 32 字节。 例如：000000 = 0byte(包为空) 100000 = 32 byte(数据包长度为 32 字节) PID 子字段告知接收端这个包是一个新的包还是一个重发的包，可以防止接收端多 次接收同一个包。发射方通过 SPI 写 FIFO，PID 的值自动累加。 单发射芯片不需要接收 ACK 信号，NO_ACK 子字段固定为 1，则表明发射方告知 接收端不需要回 ACK 确认信号。负载数据字段为发射数据内容，可以最长 32 字节。 CRC 字段为包的 CRC 值，CRC 支持 8bit 和 16bit 两种，CRC 的长度通过 CONFIG 寄存器中的 CRCO 位配置。 数据包中应尽量避免出现长串的 0 或 1，否则会容易受到干扰，影响通讯质量。 Rev1.0 2021/12/02 11 Si24R2E 4.2 通信模式 在 TX 模式下，发送端自动将前导码、地址、包控制字、负载数据、CRC 打包。通 过射频模块将信号调制通过天线发射。 4.2.1 NO ACK 模式 用 W_TX_PAYLOAD_NOACK 命令对发送方写 TX PAYLOAD 时，数据包中 NO_ACK 标志位置位，发送端发送完一包数据后，立即产生 TX_DS 中断，并且开始 准备发送下一包数据。接收端接收到数据后判断 NO_ACK 标志置位，且数据有效，则 产生 RX_DR 中断，此时一帧数据通信完成，不再回复 ACK 信号。 4.2.2 动态 PAYLOAD 长度与静态 PAYLOAD 长度 发送端通过配置 FEATURE 寄存器中的 EN_DPL 位与 DYNPD 寄存器中的 DPL_P0 位，进入动态负载长度模式，发送的数据包中包控制字段中前 6 位为要发送的数据长度 接收端配置 FEATURE 寄存器中的 EN_DPL 位，并且开启 DYNPD 寄存器中相应管 道的动态使能后，自动以数据包中包控制字中的数据长度来接收数据。因此每次接收到 负载数据长度可以不同，并且可以通过 R_RX_PL_WID 命令来读出负载数据的长度。 如果默认为静态负载长度，发送端每次传输的负载长度必须一致，且与接收方事先配置 好的 RX_PW_Px 寄存器值相同。 4.3 兼容模式 Si4R2E 可以提供另一种数据包格式，发出的包格式如下： 前导码 地址 负载数据 CRC 在兼容模式下，需要设置寄存器 EN_AA =0，该模式下不支持动态负载长度模式， 设置 DPL_Px=0 及 EN_DPL=0。在兼容模式下，接收方需要设置 RX_PW_Px 为发送方 发送的包长度值，且设置 DPL_Px=0 及 EN_DPL=0。另外，数据速率只能设置为 1Mbps 或 250kbps。 Rev1.0 2021/12/02 12 Si24R2E SPI 数据与控制接口 5 芯片采用标准的四线 SPI 接口，最高读写速度为 10Mb/S。外部微控制器可以通过 SPI 接口对芯片进行配置，包括读写功能寄存器、读写 FIFO、读芯片状态、清除中断等。 5.1 SPI 命令 SPI 命令参见表 5-1。CSN 从高电平翻转为低电平，SPI 接口开始工作。每一次 SPI 操作，MISO 输出的第一字节为状态寄存器的值，之后通过命令来确定是否输出值(不输 出为高阻态)。命令格式中命令字按从 MSBit 到 LSBit 的顺序输入，数据格式中按从 LSByte 到 MSByte 的顺序，每字节中按从 MSBit 到 LSBit 的顺序输入。详细请参考 SPI 时序，图 5-1 及图 5-2。 注意：当 ATR 功能打开时，必须先执行 AUTX_ON 命令关闭 ATR 功能后才能执行 其它命令。AUTX_ON 命令执行前，CSN 必须先拉低再拉高（低电平脉冲），再拉低执 行 AUTX_ON 命令。 表 5-1 Command name Command word (binary) R_REGISTER # Data bytes 操作 000A AAAA 1 to 5 LSByte first 读寄存器命令，AAAAA表示寄存器地 址（参考寄存器表）。 W_REGISTER 001A AAAA 1 to 5 LSByte first 写寄存器命令，AAAAA表示寄存器地 址（参考寄存器表），只允许Shutdown、 Standby、Idle-TX模式下操作。 FLUSH_TX 1110 0001 0 清空TX FIFO，适用于发射模式。 REUSE_TX_PL 1110 0011 0 适用于发送方，清空TX FIFO或对FIFO 写入新的数据后不能使用该命令。 W_TX_PAYLOAD_NO ACK 1011 0000 1 to 32 LSByte first 适用于发射模式，使用这个命令同时需 要将AUTOACK位置1。 SW_RST 01100011 0 软件复位命令,对整个芯片进行复位。 如果NVM已编程并且ATR功能打开， 软件复位后会进入自动ATR模式。 AUTX_ON 01011100 1 输入命令0x5C，立即发送数据0xA7， 表示强制关闭或打开ATR功能，ATR 功能打开时，执行该命令会关闭ATR 功能，允许外部MCU操作内部寄存器 映射表。硬件或软件复位后该命令失 效，由NVM中AUTX_FLAG决定ATR 功能的开关。 Rev1.0 2021/12/02 13 Si24R2E NOP 1111 1111 无操作。可用于返回STATUS值。 0 5.2 SPI 时序 SPI 操作包括基本的读写操作以及其他的命令操作，时序上如图 5-1 及图 5-2。 注：只能在 Shutdown、Standby、Idle-TX 以及 ATR 模式下才能对寄存器进行配置。 CSN SCK MOSI MISO C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D0 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 图 5-1 SPI 写操作 CSN SCK MOSI MISO C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 图 5-2 SPI 读操作 Tcwh CSN Tcc Tch Tcl Tcch SCK Tdc MOSI Tdh C7 C6 Tcsd MISO C0 Tcd Tcdz S7 S0 图 5-3 SPI 典型时序 表 5-1 为 SPI 典型时序参数。 表 5-1 SPI 时序参数 Symbol Rev1.0 Parameters Min Max Units Tdc Data to SCK Setup 2 ns Tdh SCK to Data Hold 2 ns Tcsd CSN to Data Valid 42 ns Tcd SCK to Data Valid 58 ns Tcl SCK Low Time 40 ns Tch SCK High Time 40 ns Fsck SCK Frequency 0 Tr,Tf SCK Rise and Fall Tcc CSN to SCK Setup 2 ns Tcch SCK to CSN Hold 2 ns Tcwh CSN Inactive time 50 ns Tcdz CSN to Output High Z 2021/12/02 10 MHz 100 ns 42 14 ns Si24R2E 寄存器映射表 6 注意：寄存器映射表只在 ATR 功能关闭时访问有效，ATR 功能打开时，寄存器映射表内容不会影响 ATR 功能。SW_RST 命令会将所有寄存器值恢复到初始值。 Address (Hex) Mnemonic 00 CONFIG Bit Reset Value Type 配置寄存器 Reserved 7 0 R/W 保留，0 Reserved 6 0 R/W 保留，0 MASK_TX_DS 5 0 R/W 发射中断屏蔽控制 0：发射中断使能，TX_DS中断标志在IRQ 引脚上产生中断信号，低电平有效 1：发射中断关闭，TX_DS中断标志不影 响IRQ引脚输出 Reserved 4 0 R/W 保留，0 EN_CRC 3 1 R/W 使能CRC。如果EN_AA不全为零时， EN_CRC必须为1。 0：关闭CRC 1：开启CRC CRCO 2 0 R/W CRC长度配置， 0：1byte 1：2 bytes 1 0 R/W 关断/开机模式配置 0：关断模式 1：开机模式 0 0 R/W 固定为0 7：6 Reserved R 5:0 111111 R/W PWR_UP PRIM_RX 01 EN_AA 02 Reserved 03 SETUP_AW Rev1.0 Description NOCRC时设置为全0 兼容模式下设置为全0,且设置ARC为0 地址宽度配置 Reserved 7:2 000000 R/W 保留，000000 AW 1:0 11 R/W 发射方地址宽度 2021/12/02 15 Si24R2E 00：错误值 01：3bytes 10：4bytes 11：5bytes 04 Reserved 05 RF_CH Reserved 射频信道 7 0 R/W 保留，0 6:0 0000010 R/W 设置芯片工作时的信道，分别对应第 0~125个信道；信道间隔为1MHz，默认 为02即2402MHz RF_CH 06 射频配置 RF_SETUP 7 0 R/W 为’1’时，使能恒载波发射模式，用来测 试发射功率 6 0 R/W 保留，0 5 0 R/W 设置射频数据率为250kbps 、1Mbps或 2Mbps，与RF_DR_HIGH共同控制 4 0 R/W 保留字，必须为0 3 1 R/W 设置射频数据率 [RF_DR_LOW, RF_DR_HIGH]: 00：1Mbps 01：2Mbps 10：250kbps 11：保留 2:0 110 R/W RF_PWR 设置TX发射功率 111: 7dBm 110: 4dBm 101: 3dBm 100: 1dBm 011: 0dBm 010:-4dBm 001:-6dBm 000:-12dBm STATUS 状态寄存器(SPI操作的第一个字节，状态 寄存器值通过MISO串行输出)。 CONT_WAVE Reserved RF_DR_LOW PLL_LOCK RF_DR_HIGH 07 Reserved 7 0 R/W 保留,0 Reserved 6 0 R/W 保留,0 5 0 R/W 发射端发射完成中断位，如果是ACK模 式，则收到ACK确认信号后TX_DS位 置’1’，写’1’清除。 Reserved 4:1 0 R/W 保留,0 TX_FULL 0 0 R TX_DS 08 Rev1.0 Reserved 2021/12/02 16 TX FIFO满标志位。 Si24R2E 09 Reserved 0A Reserved 0B Reserved 0C Reserved 0D Reserved 0E Reserved 0F Reserved 10 39:0 0xE7E7E 7E7E7 R/W TX_ADDR 11 Reserved 12 Reserved 13 Reserved 14 Reserved 15 Reserved 16 Reserved 17 FIFO_STATUS Reserved FIFO状态 0 R/W 6 0 R 只用于发射端，FIFO数据重新利用 当用REUSE_TX_PL命令后，发射上次已 成功发射的数据，通过 W_TX_PAYLOAD或FLUSH TX命令关 闭该功能 5 0 R TX FIFO满标志 1：TX FIFO满 0：TX FIFO可写 4 1 R TX FIFO空标志 1：TX FIFO为空 0：TX FIFO有数据 3:0 00 R/W TX_FULL TX_EMPTY Rev1.0 2021/12/02 保留，0 7 TX_REUSE Reserved 发射方的发射地址(LSByte最先写入)，如 果发射放需要收ACK确认信号，则需要 配置RX_ADDR_P0的值等于 TX_ADDR，并使能ARQ。 17 保留，0000 Si24R2E 1C 1D Rev1.0 使能动态负载长度 DYNPD Reserved 7:1 0000000 DPL_P0 0 0 1: 使能动态负载长度 FEATURE R/W 特征寄存器 Reserved 7:3 0 R/W 保留,00000 EN_DPL 2 0 R/W 1:使能动态负载长度 Reserved 1:0 0 R/W 保留,01 2021/12/02 18 Si24R2E 7 主要参数指标 7.1 极限参数 工作条件 最小值 最大值 单位 -0.3 3.6 V 0 V -0.3 5.25 V VSS to VDD VSS to VDD V 100 mW 电源电压 VDD VSS 输入电压 VI 输出电压 VO 总功耗 温度 工作温度范围 -40 +85 ℃ 存储温度 -40 +125 ℃ ESD 性能 HBM(Human Body Model): Class 1C 7.2 电气指标 条件：VDD=3V,VSS=0V TA=27℃,晶振 CL=12pF 符号 参数 最小值 典 型 值 最大值 单位 VDD 电源电压范围 1.9 3.6 V ISHD Shutdown 模 式 电 流 0.7 µA Isleep 睡眠状态电流 0.7 uA ISTB Standby 模式电流 15 µA IIDLE Idle-TX 模式电流 380 µA ITX@7dBm TX 模 式 电 流 @7dBm 25 mA ITX@4dBm TX 模 式 电 流 @4dBm 17 mA ITX@0dBm TX 模 式 电 流 @0dBm 13.5 mA ITX@-6dBm TX 模 式 电 流 @-6dBm 10 mA 备注 OP 参数 Rev1.0 2021/12/02 19 RCOSC,Watchdog， ATR Timer 工作， Si24R2E ITX@-12dBm TX 模 式 电 流 @-12dBm 8.5 mA RF 参数 FOP RF 频率范围 2400 FCH RF 信道间隔 1 ΔFMOD(2Mbps) 调制频率偏移 ±330 KHz ΔFMOD(1M/250Kbps) 调制频率偏移 ±175 KHz RGFSK 数据速率 250 2000 Kbps PRF RF 输出功率 -30 7 dBm PBW@2Mbps 调制带宽 2.1 MHz PBW@1Mbps 调制带宽 1.1 MHz PBW@250Kbps 调制带宽 0.9 MHz PRF1 1st 邻 道 功 率 2MHz -20 dBm PRF2 2nd 邻 道 功 率 4MHz -46 dBm 2525 MHz MHz TX 参数 晶振参数 FXO 晶振频率 16 MHz ΔF 频偏 ±60 ppm ESR 等效损耗电阻 100 Ω Rev1.0 2021/12/02 20 2Mpbs 时 至 少 为 2MHz Si24R2E 8 封装 TOP VIEW E D A1 A U SIDE VIEW 图 8-1 顶视图 Rev1.0 2021/12/02 21 Si24R2E 图 8-2 封装尺寸（Top View-顶视图） SYMBOL MILLIMETER MIN NOM MAX A 0.70 0.75 0.80 A1 — 0.02 0.05 b 0.18 0.25 0.30 D 3.90 4.00 4.10 D2 2.55 2.65 2.75 e Rev1.0 0.50BSC E2 2.55 2.65 2.75 E 3.90 4.00 4.10 Ne 2.00BSC Nd 2.00BSC L 0.35 0.40 0.45 h 0.30 0.35 0.40 U 0.20 REF. L/F 载体尺寸(mil) 114×114 2021/12/02 22 Si24R2E 9 典型应用原理图 9.1 典型应用原理图 图 9-1 外部接 MCU 应用原理图 Rev1.0 2021/12/02 23 Si24R2E 图 9-2 ATR 功能打开时应用原理图 表 9-1 元器件 BOM 表 器件名称 数值 形式 描述 C1 10nF（100uF）* 0402 X7R, +/- 10% C2 1nF 0402 X7R, +/- 10% C3 33nF 0402 X7R, +/- 10% C4 12~22pF 0402 NPO, +/- 2% C5 12~22pF 0402 NPO, +/- 2% C6 2.2nF 0402 X7R, +/- 10% C7 4.7pF 0402 NPO, +/- 0.25pF C8 1.5pF 0402 NPO, +/- 0.1pF C9 1.0pF 0402 NPO, +/- 0.1pF L1 6.8nH 0402 chip inductor, +/- 5% L2 3.9nH 0402 chip inductor, +/- 5% L3 10nH 0402 chip inductor, +/- 5% R1 22KΩ 0402 +/- 1% R2 10KΩ 0402 +/- 10% R3 10KΩ 0402 +/- 10% R4 10KΩ 0402 +/- 10% R5 10KΩ 0402 +/- 10% Y1 16MHz +/-60ppm, CL=12pF U1 Rev1.0 2021/12/02 QFN20 04×04 24 Si24R2E 注*：当系统无法提供稳定电源电压时，例如采用纽扣电池供电，推荐系统采用 100uF 电容，以稳定电源电压。同时需要注意电容不能有大的漏电流。 当外接 MCU 时，需要通过 SPI 使用 AUTX_ON 命令，配置内部寄存器 AUTXON=0， 关掉 ATR 功能，芯片内部的发射器才受外接 MCU 控制。AUTX_ON 命令见 SI24R2E_NVM 手册。 引脚 CE，CSN，SCK，MOSI，MISO，IRQ 为编程接口，编程后，芯片工作在 ATR 模式时，输出引脚 MISO 和 IRQ 悬空，输入引脚 CE，CSN，SCK，MOSI 通过上拉电阻 接电源。 9.2 PCB 布线 下图所示 PCB 布线是上述电路典型原理图的 PCB 布线例子，这里的 PCB 板均为 FR-4 双面板，在顶层和底层各有一个敷铜面，顶层和底层的敷铜面通过大量过孔连接， 而在天线的下面则没有铜面。芯片底部为地，为了保证更好的 RF 性能，推荐芯片底部 Die Exposed 与 PCB 大面积地相连。 图 9-2 片上天线顶层丝印图（0402 元件） Rev1.0 2021/12/02 25 Si24R2E 图 9-3 片上天线顶层布线图（0402 元件） 图 9-4 片上天线底层布线图 Rev1.0 2021/12/02 26 Si24R2E 10 版本信息 版本 修改日期 V1.0 2021/12/02 Rev1.0 2021/12/02 修改内容 修改联系方式 27 Si24R2E 订单信息 11 封装标志 Si24R2E ABBCDEE Si24R2E: 芯片代码 A: 封装日期年代码，5 代表 2020 年 BB:加工发出周记，例如 42 代表是 A 年的第 42 周发出加工 C:封装工厂代码，为 A、HT、NJ 或 WA，也简写为 A、H、N 或 W D:测试工厂代码，为 A、Z、或 H EE:生产批次代码 表 11-1 订单信息表 订单代码 封装 包装 最小单位 SI24R2E-Sample 4×4mm 20-pin QFN Box/Tube 5 SI24R2E-P 4×4mm 20-pin QFN Tray 1K SI24R2E-P 4×4mm 20-pin QFN Tape and reel 4K Rev1.0 2021/12/02 28 Si24R2E 技术支持与联系方式 12 南京中科微电子有限公司 技术支持中心 电话：025-68517780 地址：南京市玄武区徐庄软件园研发三区 B 栋 201 销售 手机：18961759481 邮箱：sales@csmic.ac.cn 技术支持 手机：13645157034 邮箱：supports@csmic.ac.cn Rev1.0 2021/12/02 29 Si24R2E 附： 典型配置方案 发射方配置(Si24R2E)： spi_write_buf( TX_ADDR, TX_ADDRESS, 5); // 写入发送地址 spi_rw_reg( FEATURE, 0x01); // 使能 W_TX_PAYLOAD_NOACK 命令 spi_write_buf(W_TX_PAYLOAD_NOACK, buf, TX_PLOAD_WIDTH); spi_rw_reg(SETUP_AW, 0x03); // 5 byte Address width spi_rw_reg( RF_CH, 0x40); // 选择射频通道 0x40 spi_rw_reg(RF_SETUP, 0x08); // 数据传输率 2Mbps spi_rw_reg( CONFIG, 0x0e); //配置为发射模式、CRC 为 2Bytes CE = 1; // 写 FIFO 接收方配置（Si24R1） ： spi_write_buf( RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, 5); // 接收地址 spi_rw_reg( EN_RXADDR, 0x01); // 使能接收通道 0 spi_rw_reg( RF_CH, 0x40); // 选择射频信道 spi_rw_reg( RX_PW_P0, TX_PLOAD_WIDTH); //设置接收通道 0 负载数据宽度 spi_rw_reg( RF_SETUP, 0x08); // 数据传输率 2Mbps,-18dbm TX power spi_rw_reg( CONFIG, 0x0f); // 配置为接收方、CRC 为 2Bytes CE = 1; Rev1.0 2021/12/02 30