RDA5807M это современный однокристальный приемник FM stereo, интегрированный с синтезатором частоты, с преселекцией по промежуточной частоте (IF, intermediate frequency) и декодером RDS/RBDS и MPX. Тюнер создан компанией RDA Microelectronics на кристалле по технологии CMOS, поддерживает интерфейс I2C и требует для работы минимум внешних компонентов. Все это делает RDA5807M идеально подходящим для портативных переносных устройств (смартфоны, MP3/MP4 плееры, маленькие радиоприемники). На кристалле RDA5807M реализован мощный цифровой процессор, обрабатывающий сигнал пониженной промежуточной частоты (low-IF), в результате получается оптимальное качество приема в различных условиях. RDA5807M поддерживает диапазон частот приема 50 .. 115 МГц.
Примечание: незнакомые термины и сокращения см. в разделе "Словарик", в конце статьи.
Рис. 1.1. Вид сверху на корпус MSOP10 микросхемы RDA5807M.
Основные функции RDA5807M:
• Однокристальный CMOS-чип, в котором реализован полнофункциональный FM-приемник. • Малое энергопотребление: в нормальных условиях менее 20 mA при напряжении 3.0V. • Поддерживает мировой диапазон вещания FM от 50 до 115 МГц. • Режим гибкого выбора шага настройки частоты 100 кГц, 200 кГц, 50 кГц и 25 кГц. • Поддержка декодирования RDS/RBDS. • Цифровой low-IF тюнер по технологии SDR: - Преобразователь в нижнюю область частот с подавлением зеркального канала (image-reject down-converter). - Высокопроизводительный АЦП. - Внутреннее формирование характеристики селективности (фильтр) по промежуточной частоте (IF). • Цифровой синтезатор частоты: - Внутренний RF VCO генератор (для формирования промежуточной частоты и тактирования АЦП). - Интегрированный полосовой фильтр (on-chip loop filter). • Автономная функция поиска и автоматической настройки на радиостанции. • Может работать от внешнего кварцевого резонатора на 32.768 кГц (дешевый часовой кварц). • Цифровая АРУ (AGC). • Адаптивный цифровой подавитель шума: - Переключатель Mono/Stereo. - Программная функция выключения звука (Soft Mute). - Бесшумная настройка (High Cut). • Программируемая коррекция АЧХ (de-emphasis 50/75 мкс). • S-метр (индикатор уровня принимаемого сигнала), или RSSI и индикатор SNR. • Повышение уровня басов (Bass Boost). • Управление громкостью, функция выключения звука (mute). • Уровень звука на аналоговых выходах левого и правого каналов, соответствующий линейному выходу. • Частота опорного генератора 32.768 кГц, 12 МГц, 13 МГц, 19.2 МГц, 24 МГц, 26 МГц, 38.4 МГц. • Интерфейс подключения I2C/TWI, использующий только 2 провода. • Поддерживает прямое подключение головных телефонов сопротивлением 32 Ом. • Встроенный LDO-регулятор напряжения, обеспечивающий работоспособность тюнера при питающем напряжении от 1.8 до 3.3V. • Миниатюрный корпус MSOP с 10 выводами.
Приемник FM. Тюнер использует SDR low-IF архитектуру, упрощающую цифровую обработку сигнала по сравнению с SDR прямого преобразования. Для усиления радиосигнала по входу применен LNA, работающий в диапазоне частот FM-вещания (50 .. 115 МГц). После LNA сигнал проходит через многофазный массив смесителей, далее на усилитель с программируемым усилением (PGA), затем на АЦП с высокой разрешающей способностью (ADC). Цифровые выборки с выхода АЦП поступают в блок цифровой обработки и демодуляции звука (Audio DSP), и обработанные цифровые данные звука преобразуются в аналоговый звук (стерео) с помощью высококачественных ЦАП (DAC).
Ограничитель уровня LNA предотвращает перегрузку тракта обработки и ограничивает величину продуктов интермодуляции, вызванных влиянием соседних мощных радиосигналов. Многофазный массив смесителей преобразует сигнал дифференциальный радиосигнал на выходе LNA в пониженную промежуточную частоту (low-IF), здесь также обеспечивается подавление помех по соседнему каналу и паразитных тональных гармоник сигнала. PGA усиливает сигнал IF на выходе смесителя, и далее усиленный сигнал оцифровывается с помощью АЦП.
Ядро DSP осуществляет выбор канала приема (частоту настройки), демодуляцию FM, декодирование stereo MPX и выводит звуковой сигнал на DAC. Декодер MPX может автономно переключаться из режима stereo в режим mono и наоборот, чтобы снизить уровень шума на выходе.
Преобразователи DAC формируют аналоговый звуковой сигнал, и одновременно регулируют громкость звука на выходе. Преобразователи DAC снабжены функцией ФНЧ, обладающим полосой пропускания 30 кГц по уровню -3dB.
Синтезатор. Синтезатор формирует частоты, которые используются для многофазного смесителя при преобразовании радиочастоты (RF) в промежуточную частоту (IF), и для тактирования АЦП, DSP и ЦАП. Обычно синтезатор использует в качестве опорной частоту часового кварца 32.768 кГц. Частота синтезатора определяется битами CHAN[9:0] в диапазоне 50 .. 115 МГц.
Питание. В RDA5807M интегрирован LDO, от которого осуществляется питание внутренних схем чипа. Внешнее напряжение питания может быть в диапазоне 1.8V .. 3.3V.
Сброс. RDA5807M имеет встроенную схему сброса (RESET), когда подается питание VDD. Также поддерживается программный сброс (soft reset) 02H, когда BIT1 изменяется от 0 до 1.
Интерфейс управления. RDA5807M поддерживает только протокол обмена I2C (спецификация 2.1) шины управления. Сигналы интерфейса SCLK (SCK) и SDIO (SDA). Передача по шине I2C начинается стандартным сигналом START, байт команды и байты данных, за каждым байтом идет бит подтверждения (ACK) или отсутствия подтверждения (NACK), и вся передача завершается стандартным сигналом STOP. Байт команды состоит из 7 бит адреса чипа (0010000b) и бита чтения/записи (R/W). Сигнал ACK или NACK всегда посылается только приемником. Во время транзакции записи (бит R/W = 0) байты данных записываются в RDA5807M под управлением MCU, и во время транзакции чтения (R/W = 1) байты считываются из RDA5807M. В передачах по шине I2C нет видимого адреса регистра. Для транзакций записи в RDA5807M имеется фиксированный адрес 02h и для транзакций чтения 0Ah, и есть внутренний автоматически инкрементируемый счетчик адреса. Если счетчик адреса дошел до конца адресного пространства регистров 3Ah, то при следующем чтении/записи байта он автоматически перекинется на начальный адрес 00h.
Во время транзакции записи MCU программирует сначала старший байт регистра 02h, затем младший байт регистра 02h, затем старший байт регистра 03h, и так далее до последнего регистра. RDA5807M всегда выдает сигнал ACK после каждого байта, и MCU посылает сигнал STOP, когда программирование регистров закончено.
Во время транзакции чтения после того, как MCU выдаст байт команды, RDA5807M посылает старший байт регистра 0Ah, затем младший байт регистра 0Ah, затем старший байт регистра 0Bh, и так до бесконечности, пока MCU не ответит сигналом NACK. Таким образом, MCU посылает в ответ на каждый байт сигнал ACK, кроме последнего принимаемого байта. После последнего принятого байта MCU выдает NACK, и завершает транзакцию чтения сигналом STOP.
Mute Disable (запрет функции заглушения звука). 0 Mute (звука на выходе нет), 1 нормальное функционирование.
0
13
MONO
Выбор режима моно. 0 Stereo, 1 принудительно включить Mono.
0
12
BASS
Bass Boost (повышение уровня басов). 0 функция запрещена, 1 усиление басов разрешено.
0
11
RCLK NON-CALIBRATE MODE
0 частота тактов RCLK предоставляется всегда, 1 когда работает FM, такты RCLK предоставляются не всегда (когда 1, RDA5807M не может непосредственно поддерживать диапазон температур -20℃ .. +70℃. Поддерживается только лишь смещение температуры ±20℃ относительно температуры, когда происходила настройка).
0
10
RCLK DIRECT INPUT MODE
1 используется прямой ввод тактовой частоты со входа RCLK.
0
9
SEEKUP
Направление сканирования частоты диапазона FM. 0 вниз (Seek Down), 1 вверх (Seek Up).
0
8
SEEK
Сканирование (автопоиск станций). 0 запрет / остановка сканирования, 1 разрешить начать сканирование в направлении, заданном битом SEEKUP, при этом остановка сканирования произойдет либо в момент нахождения радиостанции, либо при достижении конца диапазона. Бит SEEK устанавливается в лог. 0 и бит STC устанавливается в лог. 1, когда операция сканирования завершена.
0
7
SKMODE
Seek Mode (режим сканирования диапазона). 0 перескочить через верхний или нижний предел диапазона и продолжить сканирование в выбранном направлении, 1 сканирование остановится на верхнем или нижнем пределе диапазона.
Разрешить использование нового метода демодуляции, что может улучшить чувствительность примерно на 1 dB.
0
1
SOFT_RESET
Программный сброс. 0: нет сброса, 1 сброс.
0
0
ENABLE
Разрешение включения питания. 0 запрещено, 1 разрешено.
0
03H
15:6
CHAN[9:0]
Выбор канала. Функция зависит от значения BAND.
BAND = 0: частота = интервал между каналами (кГц) * CHAN + 87.0 МГц. BAND = 1 или 2: частота = интервал между каналами (кГц) * CHAN + 76.0 МГц. BAND = 3: частота = интервал между каналами (кГц) * CHAN + 65.0 МГц.
Значение CHAN обновится после операции сканирования диапазона (Seek).
00H
5
DIRECT MODE
Directly Control Mode (режим прямого управления), используется только при тестировании.
0
4
TUNE
Настройка. 0 запрещено, 1 разрешено. Операция настройки начинается, когда бит TUNE установлен в лог. 1. Бит STC установится, когда операция настройки завершится. Бит настройки TUNE сбросится в лог. 0 автоматически, когда завершится операция настройки.
Интервал между частотными каналами (шаг перестройки приемника).
00: 100 кГц 01: 200 кГц 10: 50 кГц 11: 25 кГц
00
04H
15
RSVD1
Зарезервировано
0
13:12
RSVD2
Зарезервировано
00
11
DE
De-emphasis. 0: 75 мкс, 1: 50 мкс.
0
10
RSVD3
Зарезервировано
9
SOFTMUTE_EN
Если 1, то разрешено softmute (приглушенное звучание).
1
8
AFCD
Запрет AFC. 0 AFC работает, 1 AFC запрещена.
0
05H
15
INT _MODE
Если 0, то генерируется прерывание 5 мс. Если 1, то происходит последнее прерывание, пока не будет прочитан регистр 0CH.
1
14:12
RSVD4
Зарезервировано
000
11:8
SEEKTH[3:0](2)
Пороговое значение SNR для системы автопоиска станций (Seek SNR threshold value).
1000
5:4
RSVD5
Зарезервировано
00
3:0
VOLUME[3:0]
Биты управления усилением ЦАП (громкость). 0000 минимальная громкость, 1111 максимальная громкость. Закон изменения громкости логарифмический. Когда 0000, глушение звука очень сильное, и выходное сопротивление очень большое.
1111
06H
15
RSVD6
Зарезервировано
0
14:13
OPEN_MODE[1:0]
Режим открытия зарезервированных регистров. 11: функция открытия на запись пространства за регистрами. Все другие значения: функция открытия только чтения за регистрами.
00
07H
15
RSVD7
Зарезервировано
0
14:10
TH_SOFRBLEND[5:0]
Порог для мягкого заглушения шума в единицах 2 dB.
10000
9
65M_50M MODE
Установка этих бит действует, когда BAND[1:0] = 2'b11 (биты 3:2 регистра 03H).
1: 65 - 76 МГц 0: 50 - 76 МГц
1
8
RSVD8
Зарезервировано
0
7:2
SEEK_TH_OLD(3)
Порог сканирования поиска станций старого режима, действует только когда Seek_Mode = 001.
000000
1
SOFTBLEND_EN
Если 1, то разрешен Softblend.
1
0
FREQ_MODE
Если 1, то установка частоты изменена. Freq = 76000 (или 87000) кГц + freq_direct (08H) кГц.
0
0AH
15
RDSR
Готовность RDS. 0 неготовность группы RDS/RBDS, 1 готова новая группа RDS/RBDS.
0
14
STC
Seek/Tune Complete. 0 функция поиска станции/настройки не завершена, 1 завершена. Флаг STC установится, когда завершится операция автопоиска (автонастройки) на станцию.
0
13
SF
Seek Fail. 0 функция сканирование/поиска станции завершилась успешно, 1 произошла ошибка сканирования. Флаг SF установится, когда автопоиск завершился неудачей, т. е. не была найдена радиостанция с уровнем RSSI больше SEEKTH[5:0].
0
12
RDSS
Синхронизация RDS. 0 декодер RDS не синхронизирован (по умолчанию), 1 декодер RDS синхронизирован.
0
11
BLK_E
Когда RDS разрешен: 1 найден Block E, 0 Block E не найден.
0
10
ST
Индикатор стереосигнала. 0 Mono, 1 Stereo.
1
9:0
READCHAN[9:0]
Чтение канала.
BAND = 0: частота = интервал между каналами (кГц) * READCHAN + 87.0 МГц. BAND = 1 или 2: частота = интервал между каналами (кГц) * READCHAN + 76.0 МГц. BAND = 3: частота = интервал между каналами (кГц) * CHAN + 65.0 МГц.
Значение READCHAN обновится после операции сканирования диапазона (Seek).
0BH
15:9
RSSI[6:0]
Индикатор уровня сигнала. 0000000: минимум, 1111111: максимум. Закон отображения уровня логарифмический.
0
8
FM TRUE
1 текущий канал настроен на радиостанцию, 0 текущий канал не радиостанция.
0
7
FM_READY
1 состояние готовности, 0 состояние неготовности.
0
6:5
RSVD9
Зарезервировано
0
4
ABCD_E
1 идентификатор блока E для регистров 0CH, 0DH, 0EH, 0FH. 0 идентификаторы блока A, B, C, D для регистров 0CH, 0DH, 0EH, 0FH.
3:2
BLERA[1:0]
Уровень ошибки блока RDS_DATA_0, и всегда считывается как уровень ошибок RDS BLOCK A (в режиме RDS) или BLOCK E (в режиме RBDS, когда флаг ABCD_E в лог. 1).
00: 0 ошибок, коррекция не требуется. 01: 1..2 ошибки, требуется коррекция. 10: 3..5 ошибок, требуется коррекция. 11: 6+ ошибок или ошибка в проверочном слове, коррекция невозможна.
Битовое поле BLERA работает только в подробном режиме RDS (RDS Verbose mode).
1:0
BLERB[1:0]
Уровень ошибки блока RDS_DATA_1, и всегда считывается как уровень ошибок RDS BLOCK B (в режиме RDS) или BLOCK E (в режиме RBDS, когда флаг ABCD_E в лог. 1).
00: 0 ошибок, коррекция не требуется. 01: 1..2 ошибки, требуется коррекция. 10: 3..5 ошибок, требуется коррекция. 11: 6+ ошибок или ошибка в проверочном слове, коррекция невозможна.
Битовое поле BLERB работает только в подробном режиме RDS (RDS Verbose mode).
0CH
15:0
RDSA[15:0]
BLOCK A (в режиме RDS) или BLOCK E (в режиме RBDS, когда флаг ABCD_E в лог. 1).
16’h5803
0DH
15:0
RDSB[15:0]
BLOCK B (в режиме RDS) или BLOCK E (в режиме RBDS, когда флаг ABCD_E в лог. 1).
16’h5804
0EH
15:0
RDSC[15:0]
BLOCK C (в режиме RDS) или BLOCK E (в режиме RBDS, когда флаг ABCD_E в лог. 1).
16’h5808
0FH
15:0
RDSD[15:0]
BLOCK D (в режиме RDS) или BLOCK E (в режиме RBDS, когда флаг ABCD_E в лог. 1).
16’h5804
Примечания:
(1) Если бит 9 регистра 07H (band) = 1, то 65-76 МГц; если = 0, то 50-76 МГц. (2) Это поле бит определяет порог SNR, применяемый для поиска станций. Значение по умолчанию 1000 соответствует примерно 32dB SNR. (3) Поле бит 14:12 регистра 20H, Seek_Mode. Значение по умолчанию 000. Когда = 001, будет добавлен режим поиска 5802E.
[Описание выводов]
Таблица 7-1. Описание выводов RDA5807M.
№
Симв.
Описание
1, 3, 8
GND
Земля, общий провод сигналов и минус питания. Подключается к заливке медью печатной платы.
2
FMIN
Вход LNA.
4
SCLK
Тактовый сигнал шины управления I2C (SCL).
5
SDIO
Данные шины управления I2C (SDA).
6
RCLK
Вход для подключения кварцевого резонатора 32.768 кГц или подачи внешнего тактового сигнала.
На рисунках 8.1 и 8.2 приведены два примера использования RDA5807M в переносных малогабаритных радиоприемниках. В качестве антенны используется провод головных телефонов. Низкодобротный контур L1C1 (100 nH, 22 pF) настроен на среднюю частоту вещательного диапазона FM, на нем падает напряжение радиосигнала, поступающее на вход приемника. Фильтры F1 и F2 (1.5K@100 МГц, FM Band Ferrite, производитель Murata) обеспечивают высокое сопротивление для высокочастотного радиосигнала, но не для низких частот звука. На схемах не показан управляющий микроконтроллер, который подключается сигналами SCLK и SDIO.
Рис. 8-1. Приемник RDA5807M FM (тактирование от внешнего генератора TCXO).
Рис. 8-2. Приемник RDA5807M FM (тактирование от часового кварца 32768 Гц).
Примечания к схемам рис. 8-1 и 8-2:
1. J1: коннектор для подключения головных стерео телефонов сопротивлением 32Ω. 2. V1: источник питания 1.8 .. 3.3V. 3. C2 следует разместить как можно ближе к выводу 7 корпуса микросхемы RDA5807M.
de-emphasis коррекция звука, заключающаяся в снижении уровня высоких частот. Эта коррекция вводится как процесс, обратный процессу pre-emphasis, т. е. подъему верхних частот при передаче. Процесс прямого и обратного преобразования pre-emphasis/de-emphasis вводят в телекоммуникациях с целью снижения уровня шума (подробнее см. Википедию).
DSP Digital Signal Processing, цифровая обработка сигналов, ЦОС.
FM Frequency Modulation, частотная модуляция.
EMF ElectroMagnetic Field, электромагнитное поле.
IF Intermediate Frequency, промежуточная частота.
IP3 third-order intercept point, дословно "точка перехвата третьего порядка". В телекоммуникации это специальная метрика, связанная с оценкой интермодуляционных искажений третьего порядка (подробнее см. Википедию).
LDO Low Drop Out, аналоговый (линейный, не импульсный) регулятор напряжения, допускающий малое падение напряжения на регулирующем элементе (0.6V и менее).
LNA low noise amplifier, малошумящий усилитель.
MCU MicroController Unit, микроконтроллер, управляющий процессор.
MPX протокол кодирование стереосигнала в FM-радиовещании. Аббревиатура MPX произошла от MultpPleXing, т. е. мультиплексирование, коммутация (подробнее описание кодирования см. в Википедии).
PGA programmable gain amplifier, усилитель с программируемым усилением.
RBDS Radio Broadcast Data System, система передачи данных в широковещательном диапазоне FM, развитие стандарта RDS.
RDS Radio Data System, стандарт передачи данных по радио.
RF Radio Frequency, радиочастота.
RSSI Receive Signal Strength Indicator, индикатор уровня принимаемого сигнала.
SDR Software-Defined Radio, радиоприемник, где вся основная обработка сигнала (демодуляция, фильтрация, подавление шума) происходит с помощью алгоритмов DSP.
Комментарии
RSS лента комментариев этой записи