OnSemi Sub-1G AX5043 (2) 配置工具介紹

一. 介紹Introduction

AX-RadioLAB 是一款基於 AxCode::Blocks 針對 AX5043 的配置工具，可以透過設定選項進行快速開發，減少開發耗時，本文旨在介紹介面中各項參數的意義以及各個按鈕的作用。

二. 建立一個 Project

請參考上一篇 <環境架設流程> 說明，以下是連結

https://www.wpgdadatong.com/tw/blog/detail/71227

三. 介面的使用

1)  TX 端的設定：

• TX periodic ( LPOSC = MCU Internal RC )，根據內部 RC 振盪器週期性傳送 packet
• TX periodic ( LPOSC = External XTAL )，根據外部 crystal 振盪器週期性傳送 packet
• every 後的數字代表兩次傳送之間的間隔
• TX on demand ( press button at PINB2 , south )，每次按下按鈕時傳送 packet

2)  RX 端的設定：

• RX Continuous ( RX always on )，維持在開啟的狀態，隨時可持續接收 packet
• Wake On Radio ( WOR )，根據內部 RC 振盪器週期性的 Wake 嘗試接收 packet，如果沒接收到信號則回到 Sleep 狀態，只有在接收到有效的 packet 後才會喚醒 MCU
• RX Synchronized with TX，基於外部 crystal 振盪器週期性接收 packet，MCU 需要持續處於 Wake 狀態，同時 TX 端需要設定為 TX periodic ( LPXOSC )
• Send acknowledge，RX 端成功接收 packet 時會回傳一個 acknowledge packet 給 TX 端

1) 跟 2) 可以整理成下列的表格

Mode	Describe
TX periodic ( LPOSC )	MCU 根據內部 Clock ( 640Hz OSC ) 週期性 Wake up TX 來發送 packet
TX periodic ( LPXOSC )	MCU 根據外部 Clock ( 32KHz OSC ) 週期性 Wake up TX 來發送 packet
TX on demand	MCU 根據外部輸入 ( 如按鈕等等 ) 啟動 TX 發送 packet
RX Continuous	RX 維持在 Wake up 的狀態，並在接收到 packet 時喚醒 MCU
Wake on Radio	RX 根據內部 Clock ( 640Hz OSC ) 週期性 Wake up，並在接收到 packet 時產生 Interrupt 喚醒 MCU
RX Synchronized with TX	MCU根據外部 Clock ( 32KHz OSC ) 週期性 Wake up RX 嘗試接收 packet

3)  Configure

• Output on LCD display : 將資訊顯示在 LCD 上，不適用於 MINI 型號的開發板
• Output Debug Info : 將資訊同時顯示在 LCD 上和透過 UART0 傳出
• Extra debug messages on debug window : 額外發出有關廣播狀態變化的資訊，僅在有使用Output Debug Info 時能夠勾選使用，否則會跳出錯誤訊息
• MCU sleep instead of Stdby : 決定 MCU 是否要進入 Sleep Mode
• Output via UART0 : 將資訊透過 UART0 傳出，適用於所有型號的開發板 ( UART 規格：115200 / 8N1 )

b. Kit Options：

• VCO Cal Config：電壓校準，要使用的話需要額外的增加硬體線路
• Ref Osc Config：選擇要使用外部 Clock 或是內部 Clock
• Loop Filter Config：選擇要使用內部或是外部鎖相迴路
• PA Config：選擇使用單端 ( 放大電壓 )、差分 ( 放大電壓差 )、雙源 ( 負電壓 )
• VCO Config：選擇使用 VCO1 ( 內部 )、VCO2 ( 外部 )、entirely external VCO
• ANTSEL Config：輸出 OSC enable 信號，預設為 No Output
• PWRAMP Config：輸出 integrated DAC、Power Amplifier Control、TCXO enable 三種參考訊號
• SYSCLK config：系統 Clock 的選擇，包含內部、外部、除頻
• DCLK Config & DATA Config：輸出測試訊號供外部量測，詳見 三.- 10)
• IRQ Config：輸出 IRQ 信號，如果有連接主板則綁定選項 IRQ

c. Phy Configuration：

• Carrier Frequency [MHz]：載波頻率
• Symbol rate (air) [ kS/s ] & Bitrate ( wire ) [ kBit/s ]：Bitrate 會根據 Symbol rate 自動生成，使用 Manchester encoding 時 Bitrate = 0.5 * Symbol rate；使用 4-FSK 時 Bitrate = 2 * Symbol rate；其餘時候 Bitrate = Symbol rate
• Modulation：選擇調變信號的方式
• Channel spacing [ kHz ]：Channel 之間的間隔，推薦使用 25 KHz
• Number of channels & Freq topmost channel [ MHz ]：選擇想要使用的 Channel，Freq topmost channel 為該頻道可達到的最高頻率
• Fxtal [ MHz ]：振盪器 ( XTAL / TCXO ) 的頻率
• XTALCAP 3.0pF：調整 on-chip XTAL 負載電容值，使用 TCXO 時調整為 0
• Max AFC range +/- & TCXO precision：AFC 的最大支援距離，設為 0 時會停用，計算公式：AFC / ( 2 * Carrier Frequency )，可以校正 TX 和 RX 的 TXCO 在相反方向上的偏離
• Modulation factor：調變參數，通常表示為 h
• Deviation：調變的偏差值，計算公式如下：FSK deviation = 0.5 * modulation factor * Symbol rate = ( f_mark - f_space ) / 2
• RX Bandwidth：決定 RX 的頻寬，上欄為想要的值，下欄為實際的值
• Listen Before Talk ( LBT )：TX 透過確認 Channel 的 RSSI 強度判斷 Channel 是否可用，如果 RSSI 強度高過 Busy 的閾值，TX 會重新嘗試幾次，如果 Channel 持續 Busy，TX 可以選擇放棄或是繼續傳送
• Encoding：編碼方式，總共有以下四種：manchester ( 曼徹斯特編碼 )、scrambler ( 加擾器 )、differential ( 微分編碼 )、inversion ( 反轉編碼 )

d. Frame Configuration：

Framing mode：HDLC ( High-Level Data Link Control )、Raw Pattern Match、PN9 Compatibility、SNVS Compatibility

PREAMBLE：Default 設定是根據選擇的配置、編碼、參考 Clock 所產生，並且不管是否勾選 send MSB first 選項，character 總是以 MSB 的形式傳送

• Length [Bits]：指定 preamble 的長度，一個 byte character 會重複 length / 8 次，如果 length 無法被 8 整除，則會在最後補上 fractional byte
• unencoded：勾選時會導致 phy 設定中的四種編碼 Encoding方式失效
• WOR PA：在 WOR ( Wake on Radio ) 模式中，會傳送額外的 WOR preamble，設定的間隔應大於 WOR 的週期
• Append additional encoded bits：需要特殊的結尾 bits 時，可以設定長度 ( Number of bits )、內容 ( Pattern )

SYNC WORD：在 Raw mode 可以選擇任意的 Sync Word 作為 frame 的起始符，並且不管是否勾選 send MSB first 選項，SYNC WORD 總是以 MSB 的形式傳送

• Syncword length [Bits]：sycn word 的資料長度
• Sync word：資料內容，總是最先傳送最高位
• unencoded：勾選時會導致 phy 設定中的四種編碼 Encoding方式失效，相應的 RX 端會在解碼前檢測 SYNC WORD
• Quality：DC content 造成的誤差參數，會影響頻率和時間的校正，由系統自動生成，無法進行修改
• enable SFD callback：選項勾起後，在每次起始符被接收時，AXRadioAPI 會通知 APP

LEN & MAC：

• MAC header length：決定 packet 的長度，包含長度、序列編號、Address
• enable len byte：勾選代表length byte 作為 packet 的長度傳送給 RX，沒勾選則傳送固定的長度給 RX
• Position：length byte 在 packet 中的位置，例如 0 代表緊隨在 SYNC Word 之後
• Significant bits：在 RX 端解碼 packet length 時，其中用於 length byte 的 bit 數
• Len offset：假設 RX packet 的長度為 len + len offset，則 len offset 用作調節 packet 的實際長度 ( 不包含 SYNC 和 CRC )，例如：使用者的 protocol 長度計算包含 1byte 的 length byte 則將 len offset 設為 0；如果使用者的 protocol 長度計算不包含length byte 則將 len offset 設為 1；len offset 允許設為負數，傳送固定長度的時候可以減少傳送的長度
• Max packet length：設定最大長度以限制 length byte 中的 bit errors 的影響
• ACK uses sequence number：可以選擇配置 acknowledge 與否及擺放的位址，若無配置，複數 RX packet 傳送但 ACK packet 丟失時，Slave 會無法進行辨識回應，造成 Master 重新傳送
• enable address matching：指定最多 4 Byte 的 device address 和相應的 address mask，以限制接收包含配對 address 的 packet
• Address position：指定在 packet 中的起始位址，例如設為 0 代表在 SYNC WORD / HDLC flag 後的第一個 Byte
• Address length [bytes]：address 資料的長度
• TX sender’s address：可以將發送者的 Address 加入 header

DATA：可以指定一組用於 demo 的 sample payload，格式為兩碼的 hex，不用加 0x

• insert 16 bit counter：可以在 Data 中的指定位置插入一個 16 bit 的 counter，讓 RX 可以算出遺失了多少個 packet，保留的這 2 byte 初始表示為“ 00、00 ”
• send MSB first：勾選會讓 Data 以 MSB 的形式傳送，否則會採用 LSB 的形式傳送
• CRC SKIP FIRST：勾選會導致 packet 的第一個 byte 被排除在 CRC 的計算之外

CRC：由 RF chip 自動計算並附在 packet 中，在 HDLC  mode 中 RX 會接收包含 CRC 的 packet；在 Raw Packet Match mode 中 RX 會排除 CRC，除非手動調整PKTSTOREFLAGS  register 中的 bit 5，錯誤的 packet 會默認丟棄，除非手動調整 PKTSTOREFLAGS  register 中的 bit 2

• 選擇 CRC 的計算方式：off、CCITT ( 16bit )、CRC-16、DNP ( 16bit )、CRC-32
• 設定 CRC 的初始值

4)  Calculate Registers：

根據 Pin Configuration、PHY、Framing selections 自動計算修改 registers 的值

5)  Edit Registers ( Advanced )：

步驟 4) 之後可以在此手動修改 Register 的值，此修改具有很高的優先級，在別處再次修改也會在此處被覆寫，有手動修改的值會顯示為黃色，如果修改的值剛好等於 Default 值會顯示綠色，按下 Reset Changes 按鈕可以重置所有的修改

6)  Save & Write Output：

在 project 的根目錄生成 Master 跟 Slave 的 firmware project 資料夾

7)  Edit MASTER & Edit SLAVE：

透過 AXCode::Blocks IDE 開啟對應的 Master / Slave firmware project，進行 coding

8)  Compile & Download MASTER 及 Compile & Download SLAVE：

compile、download 對應的 firmware 到連接著 EVB 中，完成後會跳出代表成功的  “ Download Successful ”或代表失敗的“ Download  Failed ”，開啟 AXCode::Blocks 期間此按鈕無法作用

9)  Open Project Folder：

開啟 project 的根目錄

10)  Basic & Regulatory Tests：

開啟測試面板，見下圖

• Transmit CW：讓 RF Chip 進入 CW mode
• Transmit Pattern：不停傳送指定的 8 byte pattern
• Transmit Random：不停傳送隨機的資料
• TX 1010 & RX 1010：TX 不停發送內容為 1010 的 Data給 RX 接收，藉以測試 bit error rate ( BER )
• RX PN9 及 TX PN9、RX PN15 及 TX PN15、RX PN17 及 TX PN17：類似於 TX 1010 & RX 1010，透過傳送偽隨機資料測試 BER，
  • PN9 mode：資料透過公式 X⁹+X⁵+1產生
  • PN15 mode：資料透過公式 X¹⁵+X¹⁴+1產生
  • PN17 mode：資料透過公式 X¹⁷+X¹²+1產生

• Output RX via DATA pin：透過 Data & DCLK Pin 輸出 RX data，以利使用外部儀器測量 BER，允許使用任意類型的輸出資料
• Edit TESTS：透過 AXCode::Blocks IDE 編輯 Test firmware

參考資料：

AX-RadioLAB_AX5043_user_manual.pdf