基于RDA5820的芯片功能扩展

1、成都信息工程学院基于RDA5820芯片功能扩展 班 级： 技术人员： 文档整理： 指导老师： 日期： 年 月 号摘 要该项目是以收音机芯片为核心，进行一系列功能扩展（扩展功能自定）。其中采用收音机芯片(RDA5820)进行无线电的接收。同时以TI芯片(MSP430F5529)作为主控芯片进行显示与控制。最后是以芯片（TDA2822）作为功放模块进行音量调节。显示包括时钟显示和收音机频段显示。关键词：RDA5820； MSP430F5529； TDA2822AbstractA series of function extension is based on the radio chip, in

2、which uses the radio chip (RDA5820) to carry out radio reception. At the same time, with TI chip (MSP430F5529) as the master control chip for display and control. Finally based on chip (TDA2822) as a power amplifier module which can adjust the volume. Display including the clock display and the radi

3、o spectrum.Key Words：RDA5820; MSP430F5529; TDA282目 录1 引言11.1 背景11.2 研究内容提要12 系统框图23 主控模块33.1 芯片选择33.2 主控芯片43.3 JTAG接口53.4 液晶显示模块63.5 晶振63.6 变压模块73.7 MSP430F5529芯片介绍73.7.1 MSP430系列83.7.2 部分功能介绍94 收音机模块104.1 RDA5820概述104.2 应用范围104.3 功能特点114.4 电气特性115 功率放大模块115.1 功率放大电路说明115.2 TDA2822芯片介绍125.2.1 概

4、述与特点125.2.2 引出端功能135.3 应用电路135.3.1 TDA2822立体声应用线路135.3.2 TDA2822单声道桥式（BTL）应用线路146 部分程序及代码147 总结15参考文献161 引言1.1 背景从1923年1月23日第一批收音机的问世到现今，收音机经历了翻天覆地的“改革”，从矿石收音机、电子管收音机、晶体管收音机、集成电路收音机到如今的DSP收音机（全球收音机数字化），可谓日新月异。下面是对全球收音机数字化趋势的浅谈。由于模拟调幅广播在大气中传播时，本身极易被自然的和人工的干扰源影响，从而使接收到的声音质量恶化，甚至被噪声干扰所淹没。在大气中传播时，由于大气离子

5、层的起落和多径干扰及其多普勒效应，接收到的声音更是容易出现明显的恶化。现行30 MHz以下的模拟调幅广播电台使用的是双边带调幅发射，在高功率发射时使用简单的接收机即可实现大面积覆盖，但从技术上来说，在双边带发射中至少有一半的发射功率是浪费的。采用在米波段上的调频技术能较大幅度的减轻干扰信号的影响，但是由于受到视距传播距离的限制，目前被广泛应用在本地广播中。无论是模拟调幅广播还是模拟调频广播，除上述的优缺点外，它们共同的缺点是频谱利用低下和发射能耗高。在美国的带动之下，全球的大多数国家都在考虑和执行着从模拟电视到数字电视广播的变革。因此一个非常现实的问题摆在我们的面前，目前星罗密布在全球的长波、

6、中波、短波和调频广播的电台应该进行什么样的变革？笔者认为答案就是欧洲通讯标准研究所（ETSI）提出的，在欧洲被广泛采用并经国际电联（ITU）批准的数字广播国际联盟(Digital Radio Mondiale) 标准。1.2 研究内容提要硬件部分：主要是各个模块的电路原理图的设计，PCB版的设计和制作，元器件的焊接；软件部分：对各模块编写程序、试调；预期要求：1、液晶对接收频段的正确显示；2、收音机模块对频段65-108MHz正常接收；3、按键有效控制频段调节和音量大小；4、功放模块驱动正常（能正常发音、调节音量）。2 系统框图整个系统分为五大模块：主控模块、收音模块、功放模块、按键模块、LC

7、D显示模块。如图1所示。MSP430F5529主控模块RDA5820收音模块按键模块TDA2822功放模块LCD显示模块图1 系统框图图中微控制器MSP430F5529对按键进行扫描，判断是否有键按下。如果按键是对收音机的控制，进行对收音机的读写控制；如果是对音量控制，则对TDA2822进行控制。下文会对各个模块逐一介绍。13 主控模块3.1 芯片选择以89C51作为比较对象，MSP430系列单片机有以下优点：第一点，51内核单片机是8位单片机。其指令是采用的被称为“CISC”的复杂指令集，共具有111条指令。而MSP430单片机是16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，只有简洁的2

8、7条指令，大量的指令则是模拟指令，众多的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。这些内核指令均为单周期指令，功能强，运行的速度快。第二点，MCU主要分为两种工作模式：待机与执行。51内核单片机正常情况下消耗的电流为mA级，在掉电状态下，其耗电电流仍约为3mA左右；即使在掉电方式下，电源电压可以下降到2V，但是为了保存内部RAM中的数据，还需要提供约50uA的电流。而430单片机功耗是在uA级的，工作电流极小，并且超低功耗，关断状态下的电流仅为0.1A，待机电流为0.8A，常规模式下的(250A1MIPS3V)，端口漏电流不足50nA，并可零功耗掉电复位(BOR)。另外，该芯片属低电器件，仅需

9、1.83.6V电压供电，因而可有效降低系统功耗。MSP430将低功耗模式扩展为7种，分别对应不同应用场合及任务的低功耗方式。以睡眠模式为例，包括深度睡眠模式RTC：只有时钟在跑而其他都不动，目前，TI宣布其MSP430在RTC模式下最低功耗仅为360nA。同时也包括诸如液晶显示驱动等需要几十毫秒刷新一次的间歇性睡眠模式。所以，MSP430 的超低功耗更适合应用于使用电池供电的仪器、仪表类产品中。第三点，51内核单片机由于其内部总线是8位的，受其结构本身的限制很大，模拟功能控制功能受限制。MSP430系列其基本架构是16位的，同时在其内部的数据总线经过转换还存在8位的总线，在加上本身就

10、是混合型的结构，因而对它这样的开放型的架构来说，无论扩展8位的功能模块，还是16位的功能模块，即使扩展模/数转换或数/模转换这类的功能模块也是很方便的。第四点，典型MCU的存储结构有两种，冯·诺依曼结构程序存储器和数据存储器统一编码；哈佛结构程序存储器和数据存储器；MSP430系列单片机属于前者，而常用的51内核单片机系列属于后者。第五点，就是在开发工具上面。对51内核单片机来说，不少适合我们使用的开发工具。但是如何实现在线编程还是一个很大的问题。对于MSP430系列而言，由于引进了Flash型程序存储器和JTAG技术，不仅使开发工具变得简便，而且价格也相对低廉，并且还可以实现在线编

11、程。MSP430F5529芯片作为主控模块，以下是对主控模块分块说明。3.2 主控芯片图3-1 MSP430F5529芯片以MSP430F5529为主控芯片，其优点在3.1小节有介绍，这里就不在赘述。3.3 JTAG接口图3-2 接口采用JTAG作为连接和传输数据接口。通常所说的JTAG大致分两类，一类用于测试芯片的电气特性，检测芯片是否有问题；一类用于Debug，一般支持JTAG的CPU内都包含了这两个模块。一个含有JTAG Debug接口模块的CPU，只要时钟正常，就可以通过JTAG接口访问CPU的内部寄存器和挂在CPU总线上的设备，如FLASH，RAM，SOC（比如4510B，44Box

12、，AT91M系列）内置模块的寄存器，象UART，Timers，GPIO等等的寄存器。上面说的只是JTAG接口所具备的能力，要使用这些功能，还需要软件的配合，具体实现的功能则由具体的软件决定。引脚定义：TCK测试时钟输入；TDI测试数据输入，数据通过TDI输入JTAG口；TDO测试数据输出，数据通过TDO从JTAG口输出；TMS测试模式选择，TMS用来设置JTAG口处于某种特定的测试模式。可选引脚TRST测试复位，输入引脚，低电平有效。含有JTAG口的芯片种类较多，如CPU、DSP、CPLD等。JTAG内部有一个状态机，称为TAP控制器。TAP控制器的状态机通过TCK和TMS进行状态的改变，实现

13、数据和指令的输入。3.4 液晶显示模块图3-3 液晶显示采用像素为320×240的彩色液晶显示器，有触控功能。3.5 晶振图3-4 晶振每个单片机系统里都有晶振，全程是叫晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。3.6 变压模块图3-5 变压电路LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源

14、共用外，四组运放相互独立。由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。本次作品采用LM324芯片作为变压电路核心，将5V电压转换为所需的3.3V电压。主控模块（3.23.6）主要实现以下主要功能：芯片通过下载接口与电脑进行数据传输；与收音机模块（在第2章介绍）进行数据传输（通过I2C接口对收音机模块读/写）；液晶显示（图中排组P6、P7）；按键（T0T4，可控制频率调节）。附加功能：2组普通I/O口；3颗指示灯等。3.7 MSP430F5529芯片介绍本小节将会对MSP430系列作一些简单说明以及在本作品中用到MSP430F

15、5529的部分功能作详细阐述。3.7.1 MSP430系列MSP430系列微控制器的体系结构，结合广泛的低功耗模式，优化来达到延长电池寿命在便携式测量的应用。设备功能强大的16位RISC CPU、16位寄存器和最大的代码效率。数控振荡器（DCO）允许在3.5s（典型的）从低功耗模式唤醒到主动模式。MSP430F5527，MSP430F5529，MSP430F5525,MSP430F5521单片机配置集成的USB层和物理层支持USB2.0，四个16位定时器，一个高性能的12位模拟数字转换器（ADC），两个通用串行通信接口（USCI），硬件乘法器、DMA、实时时钟模块与报警功能，和63I/O口线。

16、MSP430F5526，MSP430F5528，MSP430F5524，MSP430F5522包括所有这些外设，有47个I/O口线。 MSP430F5519，MSP430F5517，MSP430F5515与集成的USB单片机配置层和物理层支持USB2.0，4个16位定时器，两个通用串行通信接口(USCI)，硬件乘数、DMA、实时时钟模块与报警功能，和63个I/O口线。MSP430F5514和MSP430FF5513包括所有这些外设但有47个I/O口线。典型的应用包括模拟和数字传感器系统，需要连接的数据记录器等各种USB主机。图3-2 原理框图图3-2为MSP430F5529、MSP4

17、30F5527、MSP430F5525、MSP430F5521原理框图。图3-3 芯片引脚MSP430F5529、MSP430F5527、MSP430F5525、MSP430F5521引脚如图3-3所示。MSP430系列中硬件源资是非常丰富的。有看门狗（WDT）、定时器A（Timer_A）、定时器B（Timer_B）、比较器、串口0（USARTO）、串口1（USART1）、硬件乘法器、液晶驱动器、10位/12位ADC，14位ADC，数十个可实现方向设置及中断功能的并行输入输出端口、基本定时器（Basic Timer）。下面对本作品要用到的功能作简要阐述。3.7.2 部分功能介绍154 收音机模

18、块基于RDA5820的收音机模块的PCB原理图如图4-1所示。图4-1 RDA5820收音机模块4.1 RDA5820概述基于RDA5820收音+发送模块是一片高灵敏度、低功耗、小体积的调频立体声收发模块。此模块外围组件少、噪声系数极小。具有体积小（11*11）、低功耗、低成本、应用简单、使用范围广等优点。是一款简单易用且具极高性价比的单芯片FM立体声收发模块。4.2 应用范围A：移动DVD、TV、MP3、MP4等内置式FM全频段无线接收模块。B：工矿、企业、校园、小区、旅游区等公共场所立体声调频广播系统。C：无线音响及无线立体声耳机功能。D：GPS导航、电视播音系统等无线调频收音。E：高档游

19、戏机及无线音频电子玩具。F：移动电话、手机、对讲系统、移动收音装置等立体声收音。G：PDAS及Notebook PC等周边应用。4.3 功能特点A：采用通用的102BC模块的封装，用户可直接替换使用，无需更改电路设计 。 B：灵敏度高、噪声小、抗干扰能力强、外接组件极少、体积小（11*11MM Max）应用极其简单。C：65-108MHz全球FM接收频段相容，65-108MHz的发射频段，接收与发射共用天线。D：I2C串行数据总线接口通讯，支持外部基准时钟输入方式。 E：完全整合的COMS工艺单芯片集成电路，功耗极小。F：内置高精度A/D模数转换器）及数

20、字频率合成器。  G：内置LDO调整、低功耗、超宽电压使用范围（2.7-5.5VDC）。H：内置噪声消除、软静音、低音增强电路设计。 I：高功率32负载音频输出，直接耳机驳接，无需外接音频驱动放大。J：应用简便、成本低，性价比高。4.4 电气特性表4-1 直流电气规格表4-1给出了RDA5820芯片的电气特性，使用该芯片时应注意各参量量程。5 功率放大模块5.1 功率放大电路说明功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。在很多电子设备中，要求放大电路的输出级能够带动某种负载，例如驱动仪表，使指针偏转；驱动扬声器，使之发声；或驱动自动控制系统中的执行机构等。总之，要

21、求放大电路有足够大的输出功率。这样的放大电路统称为功率放大电路。本次任务就是利用TDA2822功率放大电路驱动扬声器发声，原理图如图3所示。图5-1 功放模块该模块与收音机模块相连接。收音机模块采集信号，输入功放模块，放大、输出。5.2 TDA2822芯片介绍5.2.1 概述与特点TDA2822是双声道音频功率放大电路，适用于在袖珍式盒式放音机（WALKMAN）、收录机和多媒体音箱中作音频放大器。该电路的特点如下：电源电压范围宽（1.815V），电源电压可低至1.8V仍能工作，因此，该电路适合在低电源电压下工作；静态电流小，交越失真也小；适用于单声道桥式（BTL）或立体声线路两种工作状态；采用双列直插8脚塑料封装（DI