RDA5807M开发指南 & 开源库函数
文档标识符：RDA5807M_T-D-P16
作者：DLHC
最后修改日期：2022.1.15
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前言
RDA5807M是一款基于CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺、单芯片、低功耗的FM广播立体声调谐芯片，支持50MHz--115MHz的频率范围，音频输出最大负载为32Ω，支持标准的 I^2C 总线协议。关于RDA5807M的更多特性见图0.0，RDA5807M内部各模块框图见图0.1。基于RDA5807M的收音机模块售价在1元左右，实物见图0.2和图0.3。
以开发者的角度，RDA5807M可实现以下基本功能：
1.基本控制(电源、时钟等)
2.调谐控制(调谐到指定频率)
3.自动搜台(可设置SNR(信噪比)阈值)
4.获取RSSI(当前频率的无线电信号强度)
5.获取当前电台的频率、RDS/RBDS等信息(RDS/RBDS需要软件解码，RDA5807M只获取原始数据)
6.音频控制(音量调节、BASS(低音增强)、噪声抑制、立体声等)
从模块框图中可以看出：天线来的信号通过LNA(低噪声放大器)(具有限幅功能)放大，由6个混频器组成的网络将放大后的RF信号下变频到IF上并将其分为I(同相,Inphase,I)和Q(正交,Quadrature,Q)两个部分，这两个信号分量分别通过PGA(可编程增益放大器)放大后送至ADC(模数转换器)，ADC对这两个模拟的IF信号进行采样并将其转换为数字信号，以产生相应的数字I/Q样本，上述数字信号经DSP(数字信号处理器)通过相应的算法(抽取、数字滤波、解调等)处理后，得到无线电载波上的有效数据。该有效数据包括音频流、RDS/RDBS原始数据以及其他的数据，音频流通过DAC(数模转换器)转换为模拟信号并驱动扬声器发声，RDS/RBDS原始数据与其他数据存储在芯片中，用户可以通过I^2C通信协议获取它们并进行相应的解码。同时，外部的时钟信号通过同步器后驱动VCO(压控振荡器)产生一个时钟信号提供给混频器网络和DSP，以实现下变频并提供同步信号。此外，芯片上还集成了LDO(低压差线性稳压器)，用于为片上相关的模块提供电源。
总的来说，RDA5807M具有功能完善、价格便宜、功耗低、开发简单等优点，是一款不错的FM广播立体声调谐芯片(如果它内部的DSP功能再多一点，就差不多是一个SDR(软件定义无线电)了。但是，由于数据手册提供的信息有限，部分描述需要揣测作者意图，并且RDS/RBDS技术在国内普及度不高，部分部分功能暂无法测试和实现。
图0.0-RDA5807M的特性
图0.1-RDA5807M内部各模块框图
图0.2-RDA5807M收音机模块实物(正)
图0.3-RDA5807M收音机模块实物(反)
图0.4-RDA5807M芯片封装(正)
图0.5-RDA5807M芯片封装(反)
图0.6-RDA5807M(dieshot，1033um*800um) ©DLHC
测试电路
测试电路主要为RDA5807M收音机模块提供电源、I^2C接口、音频接口、射频接口、以及其他的外部元件，测试电路图见图1.0。
I^2C 接口电路是单片机与RDA5807M通讯的“桥梁”，设计电路时需要注意电压最大最小值、逻辑电平兼容性、扇入扇出数、寄生电容、时钟速度以及传输线长度等基本因素(详细请参考 I^2C 标准)，并且可以不用接外部上拉电阻(RDA5807M内部 I^2C 端口的OD门集成了上拉电阻与驱动反相器)。
RDA5807M的电气特性见图1.1、图1.2和图1.3。
电源电压范围：1.8v-3.3v。IO端口输入电压范围：-0.5v-+3.3v。输入逻辑高电平最小值：0.7VIO，输入逻辑低电平最大值：0.3VIO。
其中此芯片正常工作时功耗为60mW，最低为15uW，适用于对功耗控制严格的场所。
图1.0-测试电路图
图1.1-推荐操作条件
图1.2-各项最大指标
图1.3-功耗指标
图1.4-测试电路BOM
图1.5-测试电路(正)
图1.6-测试电路(反)
I^2C 驱动层
RDA5807M支持两种 I^2C 通信模式：1.连续读写方式。2.标准 I^2C 读写方式。由于连续读写方式比较难以理解和实现，故本文只介绍标准读写方式。
标准 I^2C 读写方式：该模式与标准 I^2C 读写方式一致，即带寄存器地址的方式。RDA5807M的 I^2C 器件地址为 0010,0010B，加上读写标志位，即为 0x22(写操作)和 0x23(读操作)，具体的通信格式见图2.0。
写时序：主机发送起始信号，发送从机(RDA5807M)地址加上W位，等待从机响应。从机响应成功后，发送待写入的寄存器地址，等待从机响应。从机响应成功后，发送待写入数据的高八位，等待从机响应。从机响应成功后，发送待写入的数据的低八位，此时从机会响应或不响应。最后，主机发送停止信号。
读时序：主机发送起始信号，发送从机(RDA5807M)地址加上W位，等待从机响应。从机响应成功后，发送待读取的寄存器地址，等待从机响应或不响应。主机发送起始信号，发送从机(RDA5807M)地址加上R位，等待从机响应。从机响应成功后，接收寄存器高八位，主机向从机响应，接收寄存器低八位，主机不响应。最后，主机发送停止信号。
本非官方标准库在 I^2C 底层驱动实现了：
1. I^2C 初始化。
2.向指定寄存器地址写入一个半字(16位)。
3.从指定寄存器地址读取一个半字。
有关 I^2C 的通信协议的源码在 I^2C.c 和 I^2C.h 两个文件中，基于STM32标准库开发。I^2C 的通讯速率尽量不要太高，否则会导致时序紧张(最终陷入死循环)。
图2.0-标准 I^2C 读写方式时序图
初级驱动层
初级驱动层建立在 I^2C 驱动层之上，主要是对RDA5807M内部寄存器进行位写入、位读取(精细操作)，方便后面应用驱动层的开发。初级驱动层实现了以下功能(以下列举的均为函数名称 + 简要注释，源码见 RDA5807M.c 与 RDA5807M.h，更多信息请参考RDA5807M数据手册)：
//其他
Direct_Mode //直接控制模式
De_Emphasis //信号还原
Open_Mode //保留寄存器写权限
//音频
Soft_MUTE_EN //软件静音控制使能
Th_SoftBlend_Set//噪声抑制阈值
SoftBlend_EN //噪声抑制控制
ST_Status //立体/单声道标志
//控制
RCLK_Mode //RCLK模式
RCLK_Direct_In//RCLK直接输入
//自动搜台
Seek_Dir //自动搜台方向
Seek //自动搜台控制
Seek_Mode //自动搜台模式
SeekTh_Set //自动搜台信噪比阈值
SeekTh_Old_Set //自动搜台信噪比阈值(旧搜台模式)
STC_Status //自动搜台/调谐完毕标志
SF_Status //自动搜台失败标志
//RDS/RBDS
Interrupt_Mode //中断模式
RDS_Status //RDS/RBDS支持状态
RDSS_Status //RDS解码器同步标志
Block_E_Status //BLOCK_E发现标志
ABCD_E_Ststus//寄存器0x0C,0x0D,0x0E,0x0F是数据块ABCD或E标志
BLERA_Status //RDS_DATA0块错误率
BLERB_Status //RDS_DATA1块错误率
RDSA_Status //BLOCK_A(RDS模式)或BLOCK_E(RBDS模式)
RDSB_Status //BLOCK_B(RDS模式)或BLOCK_E(RBDS模式)
RDSC_Status //BLOCK_C(RDS模式)或BLOCK_E(RBDS模式)
RDSD_Status //BLOCK_D(RDS模式)或BLOCK_E(RBDS模式)
//无线电
New_Demodulate_Method//新解调模式
TUNE //调谐
FM_Ture_Status //当前频道是否为station
FM_Ready_Status //FM准备状态
//频率
CHAN_Set //调谐频率设定
Freq_Mode //频率模式(另外一种改变频率的方式)
ReadChan_Status //当前频率
应用驱动层
应用驱动层建立在初级驱动层之上，用户可以"直接"调用本层的函数以实现对RDA5807M的控制。
本层主要实现了以下功能：
1.基本控制(电源、时钟等)
2.自动搜台(可设置SNR(信噪比)阈值)
3.获取RSSI(当前频率的无线电信号强度)
4.获取当前电台的频率
5.音频控制(音量调节、低音增强、噪声抑制、立体声等)
以下列举的均为函数名称 + 简要注释，详细源码见RDA5807M.c 与 RDA5807M.h，更多信息请参考RDA5807M数据手册：
//其他
Get_Chip_ID //读器件ID
//音频
SoftBlend_Control //噪声抑制
Audio_Init //音频初始化
Volume_Set //DAC增益控制/输出音量控制
BASS //低音增强
Stereo_Mono_Sel //立体声/单声道选择
Audio_Out_HZ //音频输出高阻态
MUTE //静音控制
//控制
CLK_Mode //输入时钟频率选择
Soft_RST //软件复位
PWR_UP //上电
Sys_Init //系统初始化
//自动搜台
Seek_Control //自动搜台
//RDS/RBDS
RDS_RBDS_Ctl //RDS/RBDS使能
RDS_Decode //RDS解码
//无线电
BAND_Set //频带选择
SPACE_Set //频道跳跃间隔设置
RSSI_Status //无线电信号强度
Freq_Set //调谐到指定频率
Tune_Status//检查调谐状态
//频率
AFC //自动频率控制
F_65_76M_50_76M_Sel//65_76M/50_76M频带选择
Get_Freq //获取当前频率(MHz)
后续开发
由于部分内容在数据手册中的描述过于简略，以及RDS/RBDS在国内不普及，部分功能的测试无法进行。以下是后续开发的方向：
1.调谐控制(调谐到指定的频率)
2.RDS/RBDS等信息的获取与解码(RDS/RBDS需要软件解码，RDA5807M只是获取原始数据)
代码托管地址
github: https://github.com/HaochuanDeng/RDA5807M
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由于本人学识有限，加上整理较为仓促，如有错误，恳请指正，谢谢！
