中短距离无线技术的套用越来越广泛，《Nordic中短距离无线套用入门与实践》作为中短距离无线技术套用的入门及提高的书籍，着重介绍Nordic系列中短距离无线晶片的原理和套用，并提供了套用演示源程式，便于快速实验及测试；此外，还介绍了nRF无线教学开发实验平台；最后，以套用为背景介绍了实际的无线设计。
目前广大技术人员对中短距离无线技术非常感兴趣，《Nordic中短距离无线套用入门与实践》以套用为背景，以实战为基础，从基本理论到实践套用环环相扣，可以迅速了解和掌握Nordic系列中短距离无线技术的设计和套用，可作为个人、学生、无线爱好者和工程师学习无线设计的入门及提高读物，或作为高等院校的计算机、电子、自动化和无线通信等专业相关课程的教材，适用面广，实用性强。

第1章射频设计中的基本概念1
1.1电磁波传播1
1.1.1自由空间无线传播1
1.1.2工作频率与通信距离的关係3
1.2关于阻抗及阻抗匹配3
1.3调製方式ASK，FSK，GFSK4
1.4关于dB和dBm5
第2章天线基本原理6
2.1概述6
2.2天线类型7
2.3外界因素对天线的影响9
2.4天线的调谐10
2.5天线与频率、增益及效率的关係10
2.6天线在无线通信系统中的作用11
第3章433/868/915MHz单片无线收发晶片nRF90513
3.1nRF905功能概述13
3.2nRF905内部框图13
3.3引脚功能14
3.4工作模式16
3.5配置及时序18
3.6外设及RF设定26
3.6.1晶体规格26
3.6.2外部时钟基準27
3.6.3微处理器输出时钟27
3.6.4天线输出27
3.6.5RF输出功率调节27
3.6.6调製28
3.6.7RF输出频率28
3.6.8PCB布局设计及退耦指南29
3.7nRF905的功能29
3.7.1载波检测29
3.7.2地址匹配29
3.7.3数据準备就绪30
3.7.4自动重发30
3.7.5低功耗接收模式30
3.8nRF905环形天线差分连线的套用实例31
3.9nRF905单端50僮杩固煜吡拥挠τ檬道
3.10nRF905无线收发模组35
第4章内置51微处理器433/868/915MHz系统级无线SOC晶片NRF9E539
4.1概述39
4.1.1微处理器39
4.1.2存储器结构40
4.1.3导入EEPROM/Flash40
4.1.4存储器映射41
4.1.5PWM41
4.1.6SPI42
4.1.7连线埠逻辑42
4.1.8电源管理42
4.1.9低频时钟、RTC唤醒定时器、GPIO唤醒功能和看门狗42
4.1.10XTAL振荡器43
4.1.11A/D转换器43
4.1.12无线电收发器43
4.2主要电气特性43
4.3引脚分配46
4.4引脚功能47
4.5系统时钟48
4.6数字输入/输出口48
4.6.1复位期间I/O口状态49
4.6.2P0口49
4.6.3P1口(P1或者SPI口)50
4.7模拟部分51
4.7.1晶体规格51
4.7.2天线输出52
4.7.3ADC输入52
4.7.4参考电流52
4.7.5数字电源去耦52
4.8A/D转换器和收发器的内部接口52
4.8.1P2口——无线发射通用I/O口52
4.8.2通过SPI接口来控制收发器54
4.8.3复位过程中P2口状态54
4.9无线收发器子系统（nRF905）54
4.9.1RF工作模式54
4.9.2nRFShockBurst模式55
4.9.3待机模式57
4.9.4RF输出功率调节57
4.9.5调製59
4.9.6输出频率59
4.9.7载波检测59
4.9.8地址匹配60
4.9.9数据準备就绪60
4.9.10自动重发60
4.9.11低功耗接收模式60
4.10A/D转换器子系统61
4.10.1A/D转换器61
4.10.2A/D转换器的使用62
4.10.2.1使用外部参考电压时的测量值62
4.10.2.2使用内部参考电压时的测量值62
4.10.2.3供电电压的计算63
4.10.3A/D转换器採样和时序63
4.11收发器和A/D转换器配置64
4.11.1片内SPI暂存器配置64
4.11.2SPI指令设定66
4.11.3SPI时序66
4.11.4RF配置暂存器说明67
4.11.5ADC配置暂存器说明68
4.11.6状态暂存器说明69
4.11.7RF暂存器控制字70
4.11.8ADC配置暂存器71
4.11.9ADC数据暂存器71
4.11.10状态暂存器71
4.12接收器子系统时序72
4.12.1装置转换时间72
4.12.2ShockBurstTMTX时序72
4.12.3ShockBurstTMRX时序72
4.12.4前导码74
4.12.5空中传输时间74
4.13SPI74
4.14PWM75
4.15中断76
4.15.1中断SFRs77
4.15.2中断处理80
4.15.3中断禁止80
4.15.4中断优先权80
4.15.5中断採样80
4.15.6中断回响81
4.15.7掉电模式下的中断回响81
4.15.8单步操作81
4.16低频时钟唤醒功能和看门狗81
4.16.1低频时钟81
4.16.2嘀哒校準82
4.16.3RTC唤醒定时器82
4.16.4可程式GPIO唤醒功能83
4.16.5看门狗84
4.16.6看门狗及各唤醒功能接口程式设计84
4.16.7复位86
4.16.7.1上电复位86
4.16.7.2看门狗复位86
4.16.7.3复位后程式地址86
4.17节能模式87
4.17.1标準8051节能模式87
4.17.1.1待机模式87
4.17.1.2掉电保护模式88
4.17.2附加掉电模式88
4.18微控制器89
4.18.1存储器结构89
4.18.1.1程式/数据存储器89
4.18.1.2内部数据存储器89
4.18.2外部EEPROM的程式格式90
4.18.3指令设定91
4.18.4指令时序96
4.18.5双数据指针97
4.18.6特殊功能暂存器97
4.18.7nRF9E5特有的SFR暂存器101
4.18.8定时/计数器102
4.18.8.1定时器0和1102
4.18.8.2定时器速率控制106
4.18.8.3定时器2107
4.18.9串口110
4.18.9.1工作方式0112
4.18.9.2工作方式1112
4.18.9.3工作方式2116
4.18.9.4工作方式3117
4.18.9.5多处理机通信117
4.19封装外形尺寸118
4.20PCB布局设计及去耦指南119
4.21套用实例119
4.21.1环形天线的差分连线原理图119
4.21.2PCB布局设计实例——环形天线的差分连线122
4.21.3单端连线的50僮杩固煜
4.21.4PCB布局设计实例——单端连线的50僮杩固煜
4.21.5配置成nRF905晶片126
4.22nRF9E5无线收发模组126
4.23nRF9E5快速开发系统127
4.23.1nRF9E5快速开发系统的安装128
4.23.2nRF9E5开发板的使用128
4.23.3eeprom转换工具的使用129
4.23.4KeilC下的ISD线上调试129
4.23.5nRF9E5快速开发系统原理图132
4.24nRF9E5之程式实战设计133
4.24.1I/O口的使用133
4.24.2A/D转换135
4.24.3RTC的使用138
4.24.4看门狗的使用139
4.24.5掉电模式及唤醒140
4.24.6外部EEPROM的读/写141
4.24.7nRF9E5无线收发实验148
第5章2.4GHz单片无线收发晶片nrf24l01156
5.1nRF24L01概述156
5.1.1内部结构框图156
5.1.2引脚及其功能157
5.2主要电气特性158
5.3基本功能介绍160
5.3.1工作模式160
5.3.2数据包处理方式161
5.3.2.1ShockBurstTM模式161
5.3.2.2增强型的ShockBurstTM模式161
5.3.3自动应答165
5.3.4自动重发功能165
5.3.5用于增强型ShockBurstTM模式下的数据包识别（PID）和CRC校验165
5.3.6载波检测CD166
5.3.7数据通道166
5.4器件配置168
5.4.1SPI命令168
5.4.2中断169
5.4.3SPI时序169
5.4.4暂存器映像地址171
5.4.5与nRF24xx兼容通信时nRF24L01的暂存器配置177
5.4.5.1如何配置nRF24L01从nRF2401/nRF2402/nRF24E1/nRF24E2
接收数据177
5.4.5.2如何配置nRF24L01发射，nRF2401/nRF2402/nRF24E1/nRF24E2
接收数据177
5.5包格式说明178
5.6重要的时序数据178
5.7RF信息180
5.7.1天线输出180
5.7.2RF输出功率调节180
5.8晶体规格180
5.9PCB布局设计及去耦指南182
5.10典型套用原理图182
5.11PCB天线输出的nRF24L01射频板布局184
5.1250SMA单端天线输出的nRF24L01射频板布局184
5.13nRF24L01无线收发模组184
5.14超小型nRF24L01无线收发模组187
5.15nRF24L01加大功率型2.4GHz无线PA模组188
第6章nRF无线教学开发实验平台
6.1概述189
6.2nRF905&L01QuickDev教学开发实验平台189
6.2.1nRF905&L01QuickDev教学开发平台母板原理图190
6.2.2nRF905无线模组原理图190
6.2.3nRF24L01无线收发模组原理图193
6.351单片机线上编程软体安装及使用194
6.3.1解压缩线上编程软体194
6.3.2线上下载程式的使用方法及步骤195
6.4无线收发实验196
6.4.12.4GHz无线收发实验197
6.4.2433MHz无线收发实验205
第7章2.4GHz单片CD音质无线SOC数字音频晶片nRF24Z1213
7.1概述213
7.1.1引脚定义214
7.1.2引脚功能214
7.2术语表216
7.3结构概述217
7.3.1基本工作模式218
7.3.2通信和数据传输原理218
7.3.2.1数据通道定义218
7.3.2.2数据流和结构219
7.3.3模式和接口选择220
7.3.4音频发射器(ATX)221
7.3.4.1I2S音频输入222
7.3.4.2S/PDIF音频输入223
7.3.4.3串列控制(从)接口223
7.3.4.4主接口223
7.3.4.5直接数据输入脚223
7.3.4.6中断输出223
7.3.5音频接收器(ARX)223
7.3.5.1I2S音频输出224
7.3.5.2S/PDIF音频输出225
7.3.5.3主接口225
7.3.5.4串列从接口226
7.3.5.5并行口和PWM226
7.3.6ATX和ARX相同部分的框图和功能226
7.3.6.1晶体振荡器226
7.3.6.2射频收发器226
7.3.6.3QoS服务质量引擎227
7.3.6.4音频压缩/解压缩227
7.3.6.5电源稳压器227
7.3.6.6偏压参考/复位227
7.4工作概述228
7.4.1上电/复位顺序228
7.4.2射频连结初始化228
7.4.2.1空闲状态228
7.4.2.2链路查找状态229
7.4.2.3同步状态229
7.4.3音频通道229
7.4.4控制通道230
7.4.5掉电模式230
7.5nRF24Z1暂存器映射231
7.5.1从ATX端的暂存器访问231
7.5.2从ARX端的暂存器访问234
7.5.3外部EEPROM的暂存器映射234
7.6数字I/O234
7.6.1复位期间的数字I/O特性235
7.6.2音频接口235
7.6.2.1I2S音频接口235
7.6.2.2S/PDIF音频接口235
7.6.2.3音频接口功能236
7.6.2.4ATX音频接口控制237
7.6.2.5ARX音频接口控制239
7.6.2.6I2S音频接口时序240
7.6.3串列主接口242
7.6.4控制和GPIO接口246
7.6.4.1ATX接口和引脚配置246
7.6.4.2SPI从接口247
7.6.4.32线从接口247
7.6.4.4通用输入引脚D\[2：0\]248
7.6.4.5ATX控制接口时序249
7.6.4.6ARX控制接口选择250
7.6.4.7ARXGPIO引脚251
7.6.5数据通道时序253
7.6.5.1前向数据通道：数据从ATX到ARX253
7.6.5.2反向数据通道：数据从ARX到ATX254
7.7服务质量引擎(QoS)和射频协定256
7.7.1链路建立256
7.7.2射频协定256
7.7.3自适应跳频(AFH)257
7.7.4连结暂存器258
7.7.5射频输出功率260
7.8中断261
7.9复位输出262
7.10掉电控制263
7.10.1激活掉电模式263
7.10.2从掉电模式唤醒264
7.10.2.1中断唤醒264
7.10.2.2定时器唤醒265
7.10.2.3由自动掉电模式唤醒266
7.10.2.4当唤醒时中断一个外部MCU266
7.10.3nRF24Z1节电方式举例266
7.11通过控制通道更新暂存器267
7.12测试模式269
7.13电气特性270
7.14绝对最大额定值273
7.15封装信息273
7.16套用信息275
7.16.1天线I/O275
7.16.2晶体规格275
7.16.3偏压参考电阻275
7.16.4内部数字供电去耦275
7.16.5PCB布局和去耦指南276
7.17nRF24Z1基本套用设计276
7.17.1nRF24Z1原理图276
7.17.2nRF24Z1射频板PCB布局278
7.17.3nRF24Z1材料清单280
7.17.3.1ATX材料清单280
7.17.3.2ARX材料清单280
7.18nRF24Z1典型套用——2.4GHz数字无线立体声音箱281
7.18.1ATX音频发射器281
7.18.2ARX音频接收器283
7.18.3nRF24Z1的暂存器配置283
7.18.42.4GHz数字无线音箱模组及电气特性参数286
7.18.52.4GHz数字无线音箱的频响特性实测287
7.19nRF24Z1典型套用设计——2.4GHz数字无线立体声耳机288
参考文献290

无线中短距离通信是当前的一个“热点”，越来越多的人开始关注这一领域，并希望将其纳入自己的行业或领域中，但在初次接触和使用时往往会遇到一些困难，而无从下手。本书是介绍nRF系列中短距离无线收发晶片及套用的书籍。作为较早进入国内市场的中短距离无线收发晶片之一，来自北欧挪威的nRF无线晶片已经得到市场的认可及广泛的套用，如已被大家所熟悉的低频段的nRF9xx系列，以及2.4GHz频段的nRF24xx系列。从无线抄表、汽车防盗、计算机外设、射频识别卡乃至医学诊断无线胶囊等，涵盖了多行业的套用。作为无线中短距离业界的一朵奇葩，维京人的创新和奇思妙想体现在射频晶片的设计上，nRF系列射频晶片以超低功耗、高标準RF性能、易使用而着称，具有很高的市场占有率。Nordic产品的很多功能设计和使用，从使用者的便利角度出发，不需要做複杂的配置和操作，初次使用时很容易理解及操作；Nordic产品的超低功耗性能奠定了业界的标桿，这也是Nordic产品非常重要的特点，这意味着便携产品的电池使用寿命可以更长，更环保节能；Nordic射频晶片的RF性能也是非常优异的，用射频晶片设计无线产品，除了实现无线的功能外，更重要的是要满足对谐波等RF指标的要求。各国对射频产品有严格的安规要求，如美国FCC、欧盟CE等，採用射频晶片设计的产品必须进行相关的测试认证方可进入市场，採用nRF可以很容易完成这些认证过程。另外，除了RF器件本身的性能外，良好的通信协定设计对于实现好的通信效果也是不可缺少的。Nordic最新推出的无线SOC系列，以及专门为其所开发的Gazell协定及源码有更好的複杂环境下的抗干扰性能，用户只须关注套用的实现，而抗干扰等相关处理可交由Gazell协定来实现，是新一代的射频套用平台，可以在新的设计中考虑选用。无线射频套用是一门实践性很强的技术，对大多数没有使用过射频晶片的开发人员来说，无线是一斗神秘的“黑箱技术”，往往不得其门而入。本书对常用的nRF无线晶片进行了详细的介绍，从基本原理着手，提供套用设计指导，并为不同的套用编写了可测试及演示的原始码。第1章介绍射频设计中的基本概念、电波传播基本理论以及射频设计中常用的一些基本概念；第2章介绍天线基本原理、天线基本概念以及中短距离无线套用中常用的天线类型及特性；第3章介绍433/868/915MHz单片无线收发晶片nRF905的原理及套用；第4章介绍内置51微处理器430/868/915MHz系统级无线SOC晶片nRF9E5的原理及套用；第5章介绍24GHz单片无线收发晶片nRF24L01的原理及套用；第6章介绍nRF无线教学开发实验平台；第7章介绍2.4GHz单片CD音质无线SOC数字音频晶片nRF24Z1的原理及套用。希望通过本书的相关内容，能够为中短距离无线套用的入门及实践开启一扇窗户，通过这扇窗户，无线套用不再神秘与遥远。只要有一定的理论基础，并加以充分的实践，掌握无线并不是一件难事。有一句话“无线的套用是无限的”，这在一定程度上说明了无线套用的前景。在设计及套用中，只要充分发挥想像，有许多部分可以套用到无线的领域，为产品开发增加创新并提升产品的附加值。为了方便广大读者学习和交流。同时，如果读者对本书学习中所用到的器件、开发工具等设备有兴趣，也可以访问此网站查看购买方式。在此，感谢Nordic公司对本书出版的支持，Nordic是一家极具特点的公司，其做事的严谨，对产品的前瞻性以及对技术发展的把握令人钦佩；感谢Nordic公司亚太区市场及销售总监Steel、亚太区域销售经理ChanChim长期以来的大力支持和热心帮助；同时感谢Nordic公司亚太区技术团队Kjartan、John和Salas等的支持与协助，并提供了建设性的意见和参考资料。由于编者水平有限，书中的错误及不足之处请读者及专家指正。