【芯片驱动】2. CMT2300A配合硬件测试(灵敏度和发射功率)的软件实现

前言

        在开发一款无线射频产品的时候，软件是一部分，硬件也是一部分。而决定无线收发性能的，首先是硬件的匹配电路，然后才到软件部分的优化。
        一款无线射频产品，首先需要先决定是在那个频率范围内（当然是国家允许的范围内），然后硬件则需要在基于这个频点范围进行硬件的参数匹配，具体又分为发送功率匹配、天线匹配、和接收灵敏度的匹配。
        现在我们使用2300a这款无线芯片来说，除非自己的团队是射频专家，则可以自己进行无线外围电路的设计外，另外一种更加快捷的方式，就是寻找原厂技术支持，他们会给出相对较好的建议，特别是硬件设计之初，需要注意的点，绕开某个坑之类的，原厂工程师经验最为丰富。
        那么，在硬件出来之后，则需要软件配合进行一些硬件的测试。就像上面说的那三个测试一样，除开天线匹配测试（需要将产品放在实际的产品壳子内，使用网络分析仪进行匹配分析）的之外，我主要讲解如何编写测试发送功率的测试软件，以及如何编写测试接收灵敏度的测试程序。

1.发送功率匹配测试程序开发详解

 原理：

        无线射频数据发送，有一个我们俗称的发送功率，发射功率越大🈷越稳定，则说明发射的能量越大越稳定。当然，如果在发射电路上匹配一个增益放大电路的话，那么发射功率会比芯片实际设置的要大。发射功率的大小，和发射电路的匹配有关，其中还涉及到谐波、频偏等。我非硬件出身，只是略懂这些名词，具体还得请教硬件工程师。
硬件工程师则需要我们的软件配合他们测试，具体是想让我们的程序在上电后，在固定的频点一直不停的发射。软件这边的实现原理则是：使用CMOSTEK RFPDK V1.46软件生成一个指定频点的配置（如433.7MHz，具体下面会讲解），然后在程序初始化之后，直接进入TX模式，while 1死等，让无线芯片一直处于TX状态。我们需要关心射频芯片发出来的东西是什么，我们只需要关心射频芯片一直在发送数据，不停不间断的发送数据就可以来。
具体实现：
        A. 打开CMOSTEK RFPDK V1.46软件，选择2300a芯片，进行配置，这里我们使用433.7MHz，Modulation为OOK，速率为2.4Kbps，发射功率设置为芯片支持的最大功率值：20dBm，数据模式为packet包模式。具体配置如下图所示：

        需要注意的是，我们在选择速率的时候，需要查看一下频谱仪的精度，如果使用太高的速率，可能会频谱仪测试出来的数据会偏小。这是我踩过的坑，当时硬件工程已经改好匹配电路，设置了20dBm，没有增益电路，正常来说应该会出来19.2dBm左右，但是只是出来来16dBm左右，后面有经验的软件工程师修改为以上的配置，在硬件不改动的情况下，频谱仪测到的19dBm左右，才是正常。
        再说一句，在验证发射功率和接收灵敏度前，其实先应该测试spi与射频芯片是否通信上，必要的时候需要上示波器进行分析。或者根据我的前两篇相关博客进行调试，希望对你们有帮助。
        B. 完整配置表后，使用脚本将exp文件生成.h文件，在参考射频芯片的初始化demo程序进行数据初始化之后，将射频芯片切换到TX模式，然后可以写个死等的代码，此时，无线芯片就会一直处于发送状态，我们不需要关系它发什么数据。

2. 接收灵敏度测试程序开发详解

原理：
        无线射频的接收，对于射频芯片来说，就是对射频信号进行解调。射频信号经过接收电路，最终到达射频芯片，那么接收电路就需要进行对杂波的一些过滤啊，微弱数据进行放大之类的。我们不说直接使用两个模块进行收发测试的这种测试方式，因为这个不确定的因素太多。
       2300a有个数据直通模式（数据流模式），设置好频点，频偏，调制等方式后。发送方使用信号源发送0101数据，此时配置接收方（2300a）的gpio3为输出模式，将示波器接在gpio3上，示波器就可以抓到方波数据，此时肉眼就可以判断丢包是否严重，如果是规律的010101产生的方波就是连续的，如果接收差的话，看到的方波是丢数据的。

具体实现：
        A. 打开CMOSTEK RFPDK V1.46软件，选择2300a芯片，具体的配置需要根据项目具体使用那个频点，速率，频偏等参数进行配置。最重要的是将数据模式选择直通模式。如下图标红红色部分。

        B. 将exp配置文件使用脚本生成.h文件。软件部分的实现：根据官方提供的demo，对2300a无线芯片进行初始化后。需要说明的是，2300a的gpio3能在板子上引出来，方便示波器进行测试。比如说，正常我们的配置是：gpio1，gpio2默认让2300a控制天线开关，我们使用gpio3作为外部中断脚。这里因为是我们需要测试接收灵敏度，2300a收到数据后需要往外直接输出，所以我们需要将gpio3配置为输出，然后将2300a状态设置为Rx状态。至此，接收灵敏度的测试程序完成。这里我就不贴具体的代码实现了，有疑问的话欢迎交流，一起进步。

3.最后的话

        在无线产品确定后，还需要在真实的环境进行拉距离测试。官方文档上说的，直接距离以及极限的RSSI，都是在空旷环境下进行的测试，具体复杂的环境就不一样了。其实就我们接触的半年里，2300a芯片如果是同款芯片进行通信的话，理论值非常好。但是在真实的复杂环境中，抗干扰性还有待提升。我们之前是使用si4438 si4432，是比较稳定，抗干扰比较强。我们不评价好坏，只是说，选择放在适宜的产品上，将产品的效益最大化，功能满足，性能稳定是关注。
另外需要说的是（避坑）：

1. 2300a配套的demo调试版，虽然可以快速的进行数据的收发测试，但是千万不要100%相信它，目前我使用的版本，接收只能接收32个字节，之后的数据都为0；
2. 2300a配套的demo调试版，发送也只能发送32个数据，后面的数据要么是乱码，要么是全0；
3. 如果修改中断的产生方式，比如将下降沿产生中断改为上升沿产生中断，那么就要好好看文档，有些中断标志是需要根据极性进行取反！！！而0x68这个寄存器是不需要取反的！！！
4. 文档中有个寄存器（0x6E）的说明和代码中的宏定义不一致，以代码中的宏定义为准；
5. 如果在发送里有写while(1)去读寄存器标志，一定要加超时，因为2300a会出异常，整个芯片异常，此时超时后需要进行对它软件复位（2300a没有硬件复位）；
6. 接收数据的时候，要提前给2300a设置数据长度，否则会因为数据太短，很快就接收完成，而此时还没有读取中断标志而被意外清除，导致异常的情况。所以建议在接收或者发送完成后切换为接收状态时，顺便将数据长度设置长一点，比如我每次接收完后我就设置payload长度为100，这样中断标志出错的概率就少很多。