Отладочная плата для ADF7012

Отладочная плата для ADF7012
Передатчик диапазона ISM

Микросхемы синтезатора частоты ADF7012 производимые компанией Analog Devices являются хорошим инструментом для разработки передатчиков в диапазонах VHF/UHF от 80 МГц до 1 ГГц. Они имеют программируемые режимы модуляции: GFSK/ FSK/ ASK/ OOK/ GOOK, что позволяет использовать их в различных телеметрических устройствах.
В статье описана отладочная плата выпускаемая компанией Analog Devices и программное обеспечение, которое позволяет облегчить расчет регистров для установки режимов синтезатора, а также провести испытания разрабатываемого устройства.

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ
ADF7012 — это передатчик FSK/GFSK/ASK/OOK, предназначенный для работы в лицензированных и нелицензированных диапазонах VHF/UHF от 80 МГц до 956 МГц. Доступны различные версии оценочной дочерней платы, каждая из которых оптимизирована для разных частотных диапазонов (см. Таблицу 1). Дочерняя плата содержит все необходимые компоненты для работы радиостанции, включая петлевой фильтр, согласование выходного сигнала, антенну и разъем для подключения к материнской плате.
Для управления ADF7012 через ПК вам потребуется оценочная материнская плата EVAL ADF70XXMBZ2. В этом техническом описании рассматривается использование плат EVAL-ADF70XXMBZ2 (PCB RevD и выше). Это многофункциональная плата, которую можно использовать для:

детальной оценки и радиочастотного тестирования компонентов.
Запуск протокола ADIismLINK для оценки производительности ADF7xxx (за исключением ADF7012) в сетевой среде, проведения тестирования дальности действия и тестов частоты ошибок пакетов (PER).
Запуск низкоуровневых драйверов устройства для проведения критически важных по времени тестов или просто для внесения изменений в существующее программное обеспечение.

Таблица 1. Разновидности кодировки оценочных плат.

Примечания:
1. Скорость передачи данных может быть увеличена за счет увеличения полосы пропускания контура ФАПЧ, используйте ADI SRD Design Studio.
2. Оптимизировано для FSK. Для ASK или OOK обычно требуется увеличить полосу пропускания контура до более чем 100 кГц, чтобы избежать подтягивания VCO.
3. Простая материнская плата с интерфейсом параллельного порта, не рекомендуется для новых разработок.
ОПИСАНИЕ АППАРАТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ВЧ-модуль, устанавливаемый на материнскую плату, состоит из микросхемы ADF7012, схемы согласования выходного сигнала, оптимизированной для работы в определенном частотном диапазоне, гармонического фильтра, фильтра ФАПЧ, развязки и кварцевого резонатора. Этот ВЧ-модуль представляет собой недорогой, оптимально согласованный эталонный ВЧ-компонент, который можно использовать в качестве отправной точки для вашего проекта.
Недорогой состав компонентов достигается за счет использования двухслойной печатной платы и недорогого кварцевого резонатора.
Существуют две разные версии дочерней платы: одна использует недорогой диэлектрический гармонический фильтр от Murata, а другая — стандартный LC-гармонический фильтр. Gerber-файлы для обеих плат доступны для загрузки на страницах продукта ADF7012. Платы DBZ1 и DBZ2 используют диэлектрический фильтр, а все остальные платы — LC-фильтр.

Рисунок 1. Материнская плата – вид со стороны компонентов.
Варианты питания
Плата MBZ2 имеет несколько вариантов питания. Самый простой способ – это подача питания на плату через USB-кабель. 5 В от USB-кабеля стабилизируются до 3,3 В для микроконтроллера и радиоплаты. Также можно подавать на плату внешнее питание 5–9 В (через разъем J3) или от батарейки ? AA. В комплект MBZ2 входит батарейка ? AA на 3,6 В.
Также можно питать дочернюю плату радиомодуля отдельно от основной материнской платы, чтобы измерить ток, потребляемый только радиомодулем, или протестировать радиомодуль в диапазоне напряжения питания от 2,3 В до 3,6 В. Это можно сделать, переключив переключатель S4 в положение «Внешнее питание 2,3–3,6 В» и подключив внешнее питание ВЧ-сигнала к разъемам типа «банан» J6 (RF_PWR) и J7 (GND) на нижней стороне платы.
Интерфейс данных (TxRxData, TxRxCLK, CE)
Выводы TxRxData и TxRxCLK выполнены на разъемах SMA. Это позволяет вводить данные передачи (Txdata). Эти два вывода подключены к интерфейсу SPI на встроенном микроконтроллере (ADuC847). Вывод CE — это вывод аппаратного сброса для ADF7012, которым можно управлять из программного обеспечения конфигурации ADI. Эти выводы также выведены в качестве контрольных точек.
Интерфейс конфигурации (SDATA, SCLK, SLE)
Интерфейс конфигурации на ADF7012 подключен к выводам GPIO микроконтроллера ADuC847, которые управляют портами для конфигурации устройства ADF7012. Эти три вывода конфигурации также выведены в качестве контрольных точек. Низкоуровневые драйверы устройств доступны на веб-сайте analog.com в качестве примеров кода для взаимодействия и конфигурации устройств семейства ADF70xx.
Схема согласования выходного сигнала
ADF7012 демонстрирует оптимальную мощность передачи и потребление тока только в том случае, если его выходной ВЧ-порт правильно согласован с импедансом антенны. Для упрощения проектирования согласующие компоненты предоставлены для наиболее часто используемых диапазонов (см. таблицы 3–6).
Фильтр петли ФАПЧ
Фильтр петли интегрирует импульсы тока, создаваемые зарядным насосом, и изменяет напряжение на входе ГУН, а следовательно, и выходную частоту. Для ADF7012 рекомендуется использовать ADI SRD Design Studio для проектирования фильтра петли.
Это позволяет моделировать влияние фильтра петли на различные комбинации скорости передачи данных и выходной ВЧ-частоты.
ADI SRD Design Studio доступен бесплатно на веб-сайте ADI.
На основании измерений отношения сигнал/шум и качества модуляции сигнала FSK рекомендуется использовать полосу пропускания LBW > 1,5 x скорость передачи данных.
Выбор индуктивности VCO для ADF7012
Диапазон работы внутреннего VCO определяется значением индуктора внешнего контура VCO (L3). Уменьшение значения этого индуктора увеличивает центральную рабочую частоту. Рекомендуется использовать ADI SRD Design Studio для расчета необходимого значения внешнего индуктора. Длина дорожки печатной платы от выводов L1 и L2 до контактных площадок внешнего индуктора повлияет на общую LEXT: если вы используете дорожку печатной платы другой длины, чем на оценочных платах ADI, это необходимо учитывать. ADI SRD Design Studio предоставит вам общую внешнюю индуктивность (индуктор микросхемы + дорожка печатной платы), необходимую для заданного диапазона частот, чтобы желаемый частотный диапазон, по возможности, находился в середине диапазона VCO.
Диапазон входного напряжения VCO составляет от 0,2 В до 2,1 В, поэтому VCO находится в центральном положении, когда напряжение на выводе VCOIN составляет ~1,1 В, а ФАПЧ зафиксирована на желаемой частоте при комнатной температуре. Вы можете контролировать это напряжение, измеряя напряжение на выводе VCOIN. Также можно изменять частоту и, следовательно, напряжение на выводе VCOIN с помощью битов регулировки VCO.
ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ КОНФИГУРАЦИИ ADF7XXX
Перед использованием платы MBZ2 необходимо запустить программу «ADF7xxx_ADIismLINK Install», которая содержит соответствующие драйверы USB и файлы установки для EVAL-ADF70XXMBZ2. Это необходимо сделать до подключения оборудования. Подробности см. в разделе «Установка драйверов USB».
Программное обеспечение для конфигурации ADF7012 и программное обеспечение для сетевой демонстрации ADIismLINK также устанавливаются в процессе установки. Рекомендуется периодически проверять веб-сайт Analog Devices на наличие обновлений (http://www.analog.com/srd).
Примечание: в настоящее время веб-сайт Analog Devices заблокировал доступ для российских пользователей.
Программное обеспечение можно загрузить здесь: ADF70xx_Evaluation_Software.zip (26 Мб)
После установки программs запустите файл ADF7012Rev4_0.exe (или более позднюю версию) из папки Analog Devices.
Должно появиться окно, показанное ниже — для использования программы потребуется разрешение экрана не менее 1024x768.

Рисунок 2. Вид основной панели программного обеспечения.
Это главное окно, разделённое на несколько разделов, некоторые из которых имеют собственные подокна, обозначенные выпуклыми кнопками. Например, в разделе «Параметры PLL» для входа в подокно нужно нажать кнопку «Настройки синтезатора…». Зелёная и красная кнопки-переключатели включают или выключают ту или иную функцию.
Вы можете использовать программное обеспечение в автономном режиме, то есть без подключения оборудования, например, для вычисления значений регистров. В этом режиме кнопка USB внизу экрана должна отображать «Подключить USB» и не должна быть нажата. Однако в большинстве случаев вам потребуется использовать программное обеспечение для управления устройством ADF7012.
После открытия программного обеспечения просто убедитесь, что в выпадающем списке в правом верхнем углу выбрана материнская плата USB, и нажмите «Подключить USB». После подключения программного обеспечения к целевой плате кнопка должна измениться на «Отключить USB».
Теперь связь по USB установлена, и вы сможете взаимодействовать с устройством с помощью программного обеспечения. Программное обеспечение также поддерживает EVAL-ADF70XXMBZ, использующий интерфейс параллельного порта.
Программное обеспечение упрощает задачу программирования, позволяя ввести желаемую радиочастоту, схему модуляции, скорость передачи данных и т. д., а затем автоматически рассчитывает настройки регистров ADF7012 на основе этих входных данных. Рассчитанные настройки регистров отображаются на панели «Обновить регистры».
Для прямого программирования ADF7012 нажмите кнопку «Ручное редактирование регистров». Это позволяет вводить шестнадцатеричные значения в отдельные регистры. Это полезно для отладки настроек регистров, которые вы будете использовать в своем программном коде.
НАЧАЛО РАБОТЫ С ADF7012
Проверка будет специфична для каждого приложения, но этот раздел позволит пользователям ознакомиться с функциями ADF7012.

Перед подключением оборудования запустите «ADF7xxx_ADIismLINK Install», который содержит необходимые драйверы USB и DLL-файлы! Обратите внимание, что если вы ранее устанавливали ADIismLINK Rev1.0, вам также следует запустить «purge_ADIism_LINK.bat», чтобы удалить старые настройки USB из реестра.

Начальная настройка оборудования
Как описано в разделе «Описание оборудования», оценочная плата разделена на две части: радиочастотный модуль, содержащий ADF7012, и материнскую плату, которая принимает радиочастотный модуль и содержит блок питания, аналоговый микроконтроллер, USB-мост и некоторые выводы ввода/вывода.
Необходимо установить радиочастотный модуль на материнскую плату, обеспечив правильное выравнивание, расположив отверстия в модуле над опорами на материнской плате.
На плате предусмотрены различные варианты питания, включая возможность отдельного питания ВЧ-сигнала для измерения RF_IDD, а также работы радиомодуля в полном диапазоне напряжений от 2,3 В до 3,6 В. Самый простой способ питания платы — это подключение USB-кабеля, который подает 5 В от хост-компьютера. Эти 5 В затем стабилизируются до 3,3 В для радиомодуля и микроконтроллера.
Обмен данными с оборудованием и простая отладка. Для программирования регистров ADF7012 убедитесь, что в программном обеспечении выбрана материнская плата USB, и нажмите «Подключить USB». После подключения программного обеспечения к целевому оборудованию кнопка должна измениться на «Отключить USB».

Рисунок 3. Настройка оценочной платы

Настройте микросхему с помощью программного обеспечения ADF7012. Для этого щелкните «Настройки синтезатора» и установите рабочую частоту, частоту кварцевого резонатора и частоту PFD на нужные значения.

Выберите необходимую модуляцию. Если это FSK, введите частоту отклонения.

В меню MUXout выберите сигналы «Логический низкий/логический высокий» и отслеживайте их с помощью осциллографа. Это подтвердит работу USB-порта на вашем ПК и правильную установку программного обеспечения.

Отслеживайте контакты Creg1 и Creg2. Их напряжение должно быть близко к 2,2 В. Выходы регулятора используются внутри, но существуют приложения, где эти напряжения могут использоваться для питания маломощных устройств.

Поверните вывод TxData в низкий уровень, включите усилитель мощности и посмотрите на выходной сигнал на анализаторе спектра. Установите бит инвертирования данных в положение инвертирования (нажмите кнопку «Другие функции», чтобы отобразить эту опцию) и убедитесь, что сигнал смещается на 2 x отклонение к частоте 1.

Примените модуляцию к выводу TxData и изучите модулированный спектр на анализаторе спектра. Для работы в США точки –20 дБ спектра обычно обозначают эффективную занимаемую полосу пропускания. В Европе полоса пропускания — это частотный предел, при котором уровень мощности составляет –36 дБм. (Пожалуйста, ознакомьтесь с соответствующими стандартами условий измерения).

Таблица 2. Спецификация компонентов для дочерних плат EVAL-ADF7012DBZX (общая для всех версий)

Таблица 3. Спецификация компонентов, специфичных для дочерней платы EVAL-ADF7012DBZ1

Таблица 4. Спецификация компонентов, специфичных для дочерней платы EVAL-ADF7012DBZ2

Таблица 5. Спецификация компонентов, специфичных для дочерней платы EVAL-ADF7012DBZ3

Таблица 6. Спецификация компонентов, специфичных для дочерней платы EVAL-ADF7012DBZ4

УСТАНОВКА USB-ДРАЙВЕРОВ ДЛЯ ПЛАТЫ EVAL ADF70XXMBZ2
Системные требования

Microsoft Windows 2000 или XP
Один доступный USB-порт (предпочтительно USB2)
Файлы драйверов
Для установки драйвера UDB необходимы следующие файлы:

CyUSB.sys – универсальный USB-драйвер Cypress
ADF70xxDK2.inf – файл с информацией о настройке
ADF70xxDK2.spt – прошивка EZ-USB (последние три цифры имени файла обозначают версию)
Убедитесь, что у вас есть эти файлы, прежде чем подключать плату в первый раз.
Установка
Программное обеспечение «ADF7xxx_ADIismLINK Install» следует загрузить с компакт-диска или веб-сайта analog.com и установить на ваш компьютер перед подключением оборудования. Этот zip-архив содержит необходимые драйверы USB и микропрограмму для работы платы EVAL-ADF70XXMBZ2. Обратите внимание: если вы ранее устанавливали ADIismLINK Rev1.0, вам следует запустить файл «purge_ADIismLINK.bat», чтобы удалить старые настройки USB из реестра.

Схема оценочной платы

Приведенное выше программное обеспечение позволяет легко рассчитать значения четырех регистров для выбора необходимых режимов и установки частоты пердатчика.
Минимальная программа для управления микроконтроллером достаточно простая и может быть реализована даже на маломощном микроконтроллере (например ATtiny13). Пример кода показывает это.
// Передатчик ADF7012 настроен на модуляцию FSK на частоте 433,00 МГц.

#FUSES NOWDT			// нет сторожевого таймера
#use delay(crystal=16384kHz)		// частота кварца

// Назначаем пины SPI
#define ADF7012_PIN_CLK     13 
#define ADF7012_PIN_MOSI    11
#define ADF7012_LE        12

#use spi (MASTER, DO = ADF7012_PIN_MOSI, BITS = 32, CLK = ADF7012_PIN_CLK, LOAD = ADF7012_LE, MSB_FIRST, MODE = 0, baud = 1000000)

// задаем значения регистров
#define ADF_REG0 0x2404000UL
#define ADF_REG1 0xd36d1UL      
#define ADF_REG2 0x19102aUL   
#define ADF_REG3 0x55a09fUL

// отправляем значения через SPI
void Init_ADF7012(void){
   spi_xfer(ADF_REG0);
   spi_xfer(ADF_REG1);
   spi_xfer(ADF_REG2);
   spi_xfer(ADF_REG3);
}

void main()
{
   unsigned int16 i;
   
   delay_ms(300);
   
   Init_ADF7012();
   
   while(TRUE)
   {

   }
}
Материал подготовил Николай Большаков - RA3TOX
Январь 2026

[ На главную ] [ Синтезаторы ]

Отладочная плата для ADF7012 Передатчик диапазона ISM

Отладочная плата для ADF7012
Передатчик диапазона ISM