nRF21540特性及配置详解(1)

Wallytina

本文详细介绍了nRF21540的特性、PIN脚、优势功能，及设备树配置详解、配置示例及软件配置。

nRF21540 的主要特性如下：

• 集成射频功率放大器（PA）和低噪声放大器（LNA）

• 支持协议：Bluetooth® Low Energy、Bluetooth® mesh、Thread、Zigbee (IEEE 802.15.4) 以及 2.4 GHz 私有协议

• 最大输出功率：可调节，最高可达 +21 dBm（部分文档提及 +22 dBm）

• 可调节输出增益：5 ±1 dB 到 21 ±1 dB，支持小步进动态调节

• 接收增益：+13 dB

• 低噪声系数：2.5~2.7 dB，提升接收灵敏度

• 双天线端口：支持天线分集（Antenna Diversity）

• 控制接口：支持 GPIO、SPI 或两者结合进行 TX 功率、天线切换等控制

• 非易失性存储器：可存储增益设置，便于出厂校准

• 电源电压范围：1.7 V ~ 3.6 V，适用于 1.8 V ±5% 系统

• 封装：QFN16 4x4 mm

• 工作温度范围：-40°C ~ 105°C

• 功耗：+20 dBm 输出时 110 mA，+10 dBm 输出时 38 mA，RX 模式 2.9 mA，掉电模式 45 nA

• 与 nRF52、nRF53 、nRF54 系列 SoC 搭配使用时，可实现 6.3~10 倍的理论通信距离提升

• 典型应用：智能家居、资产追踪、工业自动化、音频、医疗、运动与健身、信标等

nRF21540 的PIN脚如下：1. nRF21540 的 PDN（Power Down）Pin

PDN用于控制芯片的上电和下电状态：

当 PDN 脚为低电平（0）时，nRF21540 处于 Power-down（掉电）状态，芯片内部电路关闭，功耗最低。

当 PDN 脚为高电平（1）时，芯片被激活，进入 Program（配置）状态，可以进一步通过引脚或 SPI 接口设置为接收、发送等工作状态。

简单来说，PDN 脚主要用于控制 nRF21540 的电源管理，实现芯片的开关机和低功耗控制.

2. nRF21540 的 MODE Pin

MODE脚用于选择发射功率的两种预设增益（TX Gain）模式：

MODE 脚为低电平时，FEM（前端模块）工作在 POUTA（如 +20 dBm）模式。

MODE 脚为高电平时，FEM 工作在 POUTB（如 +10 dBm）模式。

通过控制 MODE 脚的高低，可以在两种不同的发射功率之间切换，实现动态功率控制。需要注意的是，不能在发射（TX）状态下切换 MODE 脚，否则会影响射频性能，必须在非发射状态下切换.

3. nRF21540 的 ANT_SEL Pin

nRF21540 的 ANT_SEL 脚用于选择射频前端模块（FEM）连接的天线端口。在收发（RX/TX）状态下：

ANT_SEL = 0 时，启用 ANT1 端口，ANT2 端口关闭。

ANT_SEL = 1 时，启用 ANT2 端口，ANT1 端口关闭。

在掉电（Power-down）、编程（Program）等非工作状态下，天线开关处于隔离状态，不连接任何天线端口简而言之，ANT_SEL 脚让你可以通过引脚电平选择 nRF21540 使用哪一个天线端口（ANT1 或 ANT2），以支持天线分集或不同的射频路径。

4. nRF21540 的 TX_EN（Transmit Enable） Pin

TX_EN脚用于控制前端模块（FEM）进入发射（TX）状态。当 TX_EN 脚被拉高（高电平）时，nRF21540 的功率放大器（PA）被激活，FEM 进入发射模式，允许射频信号通过并进行功率放大；当 TX_EN 脚为低电平时，发射通路关闭，PA 关闭，FEM 不处于发射状态

5. nRF21540 的 RX_EN Pin

RX_EN（Receive Enable）脚用于控制前端模块（FEM）进入接收（RX）状态。当 RX_EN 脚被拉高（高电平）时，nRF21540 的低噪声放大器（LNA）被激活，FEM 进入接收模式，从而提升接收灵敏度；当 RX_EN 脚为低电平时，接收通路关闭，LNA 关闭，FEM 不处于接收状态。

6. nRF21540 的 SPI 接口

MCK，MISO，MOSI，CNS