说明一下沁恒 2.4G RF_Basic 示例 ...... 矜辰所致前言
在我们使用蓝牙芯片的时候，2.4G 与 蓝牙使用的是同一套射频硬件，有时候遇到一些不同的应用场合：比如要求延迟极低（8K回报率键鼠），MCU 资源占用要尽可能小（节约内存空间），或是需要高度自定义通信逻辑。 这时我们可以不运行完整蓝牙协议栈，直接操控底层射频硬件，使用私有 2.4G 来实现无线通信功能。
沁恒提供了 2.4GRF 的库，在 EVT 中提供了几个 2.4G 的例程。
本文我们来看看其中 RF 基础例程 RF_basic 。
我是矜辰所致，全网同名，尽量用心写好每一系列文章，不浮夸，不将就，认真对待学知识的我们，矜辰所致，金石为开！
目录
- 前言
- [一、 基础介绍](#一、 基础介绍)
-
- [1.1 私有2.4G 与蓝牙比较](#1.1 私有2.4G 与蓝牙比较)
- [1.2 推荐使用场景](#1.2 推荐使用场景)
- [二、 例程说明](#二、 例程说明)
-
- [2.1 测试效果](#2.1 测试效果)
-
- [2.1.1 无应答收发](#2.1.1 无应答收发)
- [2.1.2 应答收发](#2.1.2 应答收发)
- [2.2 例程分析（BLE 分析仪）](#2.2 例程分析（BLE 分析仪）)
-
- [2.2.1 代码解析](#2.2.1 代码解析)
- [2.2.2 分析仪抓包解析](#2.2.2 分析仪抓包解析)
- [2.2.3 数据格式说明](#2.2.3 数据格式说明)
- 三、一些使用说明
- 四、典型应用
-
- [4.1 模拟蓝牙广播](#4.1 模拟蓝牙广播)
- [4.2 接收蓝牙广播](#4.2 接收蓝牙广播)
- 结语
一、 基础介绍
1.1 私有2.4G 与蓝牙比较
2.4G 与 蓝牙基本区别，我们用一个表格简单介绍，不太熟悉的小伙伴依旧可以去问 AI，这些基础的概念介绍 AI 还是靠谱的 。
| 对比项 | 私有 2.4G（裸 RF） | BLE 蓝牙 |
|---|---|---|
| 通信延迟 | 可达几百 μs，时序完全可控 | 连接间隔最小 7.5ms，广播间隔最小 20ms，受协议栈约束 |
| MCU 资源 | Flash/RAM 占用极小，几百字节 RAM 即可工作 | 协议栈开销大，需几 KB~十几 KB RAM、数十上百 KB Flash |
| 协议自由度 | 极高：信道、包长、同步字、ACK、重传全部自定义 | 严格遵循 Core Spec，PDU、GATT、广播参数被规范限制 |
| 跳频策略 | 可自己实现，也可固定单信道 | 广播态 ：固定 37/38/39 信道； 连接态：强制自适应跳频 |
| 数据包开销 | 头部开销少，有效载荷占比高（可达 90%+） | 存在 PDU、MIC（加密时）、ATT 等固定协议开销 |
| 设备兼容性 | 仅自家收发设备互通，无法直连手机/平板 | 原生支持手机/电脑/平板，标准设备互相兼容 |
| 系统兼容性 | 无 OS 兼容问题，行为完全由代码决定 | iOS/安卓扫描限制、GATT 缓存、连接参数被主机拒绝等 |
| 设备发现与配对 | 全部需要自己手写实现 | 协议栈自带广播扫描、配对、绑定、加密（AES-CCM） |
| 休眠低功耗 | 休眠唤醒逻辑全部自行开发 | 协议栈内置成熟的广播/连接休眠机制 |
| 抗干扰能力 | 固定信道易受 Wi-Fi/微波炉干扰，需自行处理 | AFH 跳频自动避开干扰信道，抗干扰能力更强 |
| 开发周期 | 长：射频、时序、协议、加密全部自己搭 | 短：调用协议栈 API 即可，生态成熟 |
| 认证成本 | 无需BQB认证，成本低 | 需 BQB 认证（费用较高），否则不能打蓝牙商标 |
| 传输速率 | 自定义，可做到很高（如 2Mbps+）或很低 | 标准速率：1M / 2M / 500K / 125K（LE Coded） |
1.2 推荐使用场景
选私有 2.4G：
- 追求极低延迟（8K 鼠标、游戏手柄、模型遥控）
- MCU 资源极其紧张（几 KB Flash 都嫌多）
- 需要高度自定义包格式、收发时序、重传、ACK 策略
- 设备间点对点/多点组网，不需要对接手机/电脑
- 需要固定信道做射频测试或特定场景通信
- 不想交 BQB 认证费，快速出货
选 BLE：
- 需要设备直连手机、平板、电脑，不想配 Dongle
- 需要现成配对、安全加密、设备发现，不想手写上层逻辑
- 使用标准 HID、电池、心率等 GATT Profile，追求跨厂商互通
- 需要快速开发上市，利用成熟协议栈
- 对抗 Wi-Fi 干扰有要求，需要 AFH 跳频
二、 例程说明
本文以 CH585 为例说明，例程位置如下：
RF_Basic 为 2.4G 库中的基础模式，提供 RF 收发接口函数，相关参数配置接口，便于扩展各种应用，可依据此模式进行自主开发。
2.1 测试效果
在示例 RF_basic.c 文件最上面，有一些宏定义， 通过宏定义可以配置为基础收发，带 ACK 的收发等不同模式 。
2.1.1 无应答收发
我们做基本测试是需要烧录 2 个设备，一个作为发送端，一个作为接收端 ，默认是无应答收发，我们只需要例程里面注意下面两个宏定义，分别烧录2个设备即可测试，如下图：
两个设备通过串口都可以看到 Debug 信息，分别会打印接收到的包数，与发送的包数，这个示例的串口波特率为 921600 ，如下图：
2.1.2 应答收发
只需要把宏定义 WAIT_ACK 改为 1 ，测试效果如下，打印的数据依然和上面一样：每秒发送的包数，每秒接收的包数，收到报文的 RSSI 值 ，因为发送端需要接收 ACK ，接收端需要发送 ACK ，所以两端都有收发：
c
#define WAIT_ACK 1 // 是否使能ACK
别看感觉好多错误，这是每秒的数据，每秒发将近 4000 条报文，丢几条也算是正常的。
上面是示例展示的使用效果，对于示例其实也是很简单的，因为官方提供给了我们库，我们只需要学会配置和函数的使用，就可以进行 2.4G 收发的应用了，我们下面来说明一下。
2.2 例程分析（BLE 分析仪）
2.2.1 代码解析
对于 2.4G 通信，有 5 项核心配置：
- accessAddress ：接入地址
- crcInit ：CRC 校验种子
- frequency ：载波频点
- PHY 速率
- Whitening ：数据白化开关
上面的 5 项参数一致是 PHY 层通信的必要条件。
这里推荐一篇大佬的文章，文章对 RF_basic 主要代码做了详细的注释：
代码解析参考上面文章，使用流程大家直接去看示例，因为逻辑很简单，一些注意事项与不同应用示例的应用在下文也会有说明，示例中有一个 wchrf.h 头文件，里面就是官方提供的 2.4G 库的头文件。我们主要来说明 3 个结构体：rfRoleParam_t ，rfipTx_t， rfipRx_t 实际上官方注释已经很清晰了 ，这里用表格解释一下 。
首先是 rfRoleParam_t 代表着链路层的基础配置，定义了通信双方共享的物理层参数 ：
| 字段 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
accessAddress |
uint32_t |
接入地址，32 位 PHY 层地址。用于区分不同链路，收发双方必须一致，比如蓝牙广播的固定接入地址为 0x8E89BED6 |
crcInit |
uint32_t |
CRC 初始值，收发双方需一致，用于数据完整性校验。 |
frequency |
uint32_t |
射频频率 ，范围 2400000~2483500 kHz（即 2.4~2.4835 GHz）。 示例中直接使用通道也可以定义 0~39 （如果使用0~39赋值就是按照蓝牙通道分布对应的频段进行收发的，通道0就是 2404MHz，示例赋值为16：2438MHz） |
properties |
uint32_t |
属性位域： • bit0 : 数据白化开关（0=开启，1=关闭） • bit1 : 等待 ACK 模式（0=不等待，1=等待 ACK） • bit4-5: 速率选择（00=1Mbps，01=2Mbps） |
rxMaxLen |
uint16_t |
接收数据最大长度，防止缓冲区溢出。 |
sendInterval |
uint16_t |
重发间隔，单位 N×0.5μs。用于自动重传机制。 |
sendTime |
uint16_t |
Rx→Tx 切换时间，计算公式：(N×0.5μs) + 24μs。控制从接收状态切换到发送状态的延迟。 |
mapCheckCount |
uint8_t |
信道质量检测阈值，默认 2。连续丢包达到该次数时判定信道质量差，可触发跳频。 |
rfipTx_t 配置发送端的行为，负责确定这次发送怎么发 ：
| 字段 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
accessAddress |
uint32_t |
同上，接入地址。 |
crcInit |
uint32_t |
同上，CRC 初始值。 |
frequency |
uint32_t |
同上，射频频率。 |
properties |
uint32_t |
属性位域（比 rfRoleParam_t 多了 bit2）： • bit0 : 白化开关 • bit1 : 等待 ACK（发送后是否等待接收方回 ACK） • bit2 : 白化信道来源选择（0=自动/默认，1=使用 whiteChannel 字段） • bit4-5: 速率（00=1M，01=2M） |
txDMA |
uint32_t |
发送 DMA 地址，指向待发送数据的内存地址，硬件直接 DMA 取数发送。 |
whiteChannel |
uint8_t |
白化信道索引 ，当 properties bit2=1 时生效，用于指定数据白化算法的信道参数。 |
sendTime |
uint8_t |
Rx→Tx 切换时间，公式同上：(N×0.5μs) + 24μs。注意这里类型是 uint8_t，范围比 rfRoleParam_t 中的小。 |
sendCount |
uint16_t |
重发次数 。如果开启 ACK 模式，发送未收到 ACK 时会自动重传，最多重发 sendCount 次。 |
rfipRx_t 配置接收端的行为，负责确定这次接收怎么收 ：
| 字段 | 类型 | 说明 |
|---|---|---|
accessAddress |
uint32_t |
同上。 |
crcInit |
uint32_t |
同上。 |
frequency |
uint32_t |
同上。 |
properties |
uint32_t |
属性位域： • bit0 : 白化开关 • bit1 : 发送 ACK（收到数据后是否自动回复 ACK） • bit4-5 : 速率（00=1M，01=2M） |
rxDMA |
uint32_t |
接收 DMA 地址，指向接收缓冲区，硬件收到数据后通过 DMA 直接写入。 |
whiteChannel |
uint8_t |
白化信道索引，配合数据白化使用。 |
rxMaxLen |
uint16_t |
接收数据最大长度。 |
timeOut |
uint16_t |
接收超时时间，0=无超时；非 0 时单位为 N×0.5μs。用于等待数据时的超时退出。 |
2.2.2 分析仪抓包解析
为了更加直观的展示 2.4G 的效果，我们可以通过蓝牙协议分析仪抓包看一下结果，分析仪的设置如下图 ：
这里再说明一下虽然结构体 成员frequency 注释为 rf frequency (2400000kHz-2483500kHz) ，但是我们可以使用蓝牙频段（0~ 39）作为参数测试，使用（0~39）频段以蓝牙频段为准（37 为 2402 MHz） ，使用沁恒的分析仪目前直接选择通道即可，目前沁恒的分析仪也只能抓处于这些频段的 2.4G 包，如果使用其他的 2.4G 分析仪，需要注意一下使用此方式设置的通道对应的频段。
分析仪抓取的数据如下：
通过分析仪基本上数据怎配置，发出来的效果是怎样的都很直观，也没必要过多赘述 。
2.2.3 数据格式说明
上面的抓包结果我们已经可以看出来一些格式，对于完整的报文格式应该是如下图所示：
我们只需要设置好接入地址，然后应用中设定好自己需要的 PDU，第一个字节包头实际上可以自定义，0~ 0xFF 随意定义，第二个字节长度就比较关键，因为写了多少（长度不包括前面 包头+长度本身 两个字节），那么后面发出的数据就会多少个字节。
三、一些使用说明
-
要达到 8K 的速率（125us 一次数据），每包的数据是有限制的。计算这个的理论基础就是：
2M PHY：单 bit 时间 0.5μs，每个字节就是 4μs 。
所以除了用户数据，还有前导码 2B（8μs），接入地址 4B（16μs）,CRC 3B（12μs），这些就固定消耗 36μs，还需要减去硬件准备需要的时间（这里按照 5μs 算，具体以实际芯片为准），对于8K来说，还剩余 125 - 36 - 5 = 84 μs ，所以我们的 Payload 最大字节数：84 ÷ 4 = 21 字节（估算，具体以实际芯片为准）。
-
2.4G 基础模式一次报文用户数据最大有效长度为 251， PDU 为 253 ，除去前面的包头和长度2个字节。
-
示例中使用的是定时器 125us 一次发送，每秒 8000 条数据，实际极限数据比这个还要快一点（注意要是同等长度的数据报文），个人测试可以达到 1W条每秒（约 100 us 一条数据，数据内容长度和示例一致的情况，实际上这个测试是为了说明下面一条，告知大家怎么连续发送数据）：
-
如何连续发送数据
就是上一条极限测试数据是怎么测试出来的，就是关闭定时器周期发送，在 RF 回调函数
RF_ProcessCallBack中的发送完成状态里面调用发送（连续发送模式下面沁恒蓝牙分析仪抓取数据个人感觉有点异常，不影响本文说明，这里也不讨论），如下：
c
__HIGH_CODE
void RF_ProcessCallBack( rfRole_States_t sta,uint8_t id )
//省略......
if( sta&RF_STATE_TX_FINISH )
{
#if( WAIT_ACK )
rf_rx_start( );
#endif
gTxCount ++;
TxBuf[0] = 0x55;
TxBuf[1] = TEST_DATA_LEN;
TxBuf[2]++;
TxBuf[3] = gRssi;
rf_tx_start( TxBuf );
}- 2.4G 发送调制波数据，根据示例方式，用户可以任意设定数据（只有第二个字节长度位置有要求，它的数据决定了后面的数据长度，其他位置都数据都可以自定义）。
发送单载波，直接调用RFIP_SingleChannel( uint8_t ch ); - 在
rf_tx_start函数中，先调用了RFIP_SetTxStart( );函数，然后才是RFIP_SetTxParm( &gTxParam );，并不是写错了，是因为这里的RFIP_SetTxStart并不是立即发送的意思，它只是状态先切换到发送，最后配置都好了以后底层会自动发送。具体在上面代码解析章节推荐博文里面有提到：
- 新的型号 CH587 有 4M 的PHY ，为了满足更快的需求，587 的 RF_Basic 在 4M 模式下面第一个字节就是长度数据（节约一个字节），这个后续有应用再来详细补充。
四、典型应用
推荐记录一些 2.4 G 的典型应用。
4.1 模拟蓝牙广播
在很多简单只需要广播，不需要连接的 Ble 简单应用中，我们可以使用 2.4G 方式实现，从而节约芯片资源（Ble 协议栈是比较大的），比如典型的 Beacon 设备。
首先我们之前讲过 BLE 广播包格式如下：
更多详细说明可参考博主之前的文章：
我们在 RF_Basic 示例基础上进行简单的修改，修改的地方如下，意思看注释：
c
//把频点改成蓝牙广播频点 37 38 39 都可以
#define TEST_FREQUENCY 37 // 通信频点
//把接入地址改成和蓝牙广播一致
gParm.accessAddress = 0x8E89BED6;
//使用 1M PHY，对应1个字节前导码
gParm.properties = LLE_MODE_PHY_1M;
//把发送频率放低一点，1S钟4次，这个根据实际需求来
TMR0_TimerInit( GetSysClock() / 4 );最后就是修改广播数据了，我们通过上面推荐文章可以知道 Header 是如何解析的：
所以我们可以得知 TxBuf[0] 决定广播类型和 MAC 地址类型，TxBuf[1] 决定数据长度：
长度后面需要跟着 6 个字节的 MAC 地址，是需要计算进长度的，然后后面就按照 Ble 广播的「AD Structure」格式填写我们需要的数据，所以最终我们可以在 RF_Basic 示例中断中把数据定义为如下：
c
__INTERRUPT
__HIGH_CODE
void TMR0_IRQHandler(void) // TMR0 定时中断
{
if(TMR0_GetITFlag(TMR0_3_IT_CYC_END))
{
TMR0_ClearITFlag(TMR0_3_IT_CYC_END); // 清除中断标志
// 初始化发送的数据
//广播类型
TxBuf[0] = 0x02;
//数据长度（MAC地址长度+数据长度）
TxBuf[1] =0x0B;
//mac地址
TxBuf[2] = 0x11;
TxBuf[3] = 0x22;
TxBuf[4] = 0x33;
TxBuf[5] = 0x44;
TxBuf[6] = 0x55;
TxBuf[7] = 0x66;
//广播数据
TxBuf[8] = 0x05;
TxBuf[9] = 0x09;
TxBuf[10] = 'Q';
TxBuf[11] = 'Z';
TxBuf[12] = 'H';
rf_tx_start( TxBuf );
}
}就可以得到一个名称为 "QZH" ，MAC地址为66:55:44:33:22:11 的蓝牙广播设备，通过 BLE 调试助手扫描结果如图：
4.2 接收蓝牙广播
接收蓝牙广播博主没有实测过，因为暂时并没有遇到此类需求，这里只推荐一个前辈的文章给大家参考：
结语
本文主要介绍说明了一下沁恒蓝牙芯片的 2.4G 基础示例 RF_Basic ，总的来说，RF_Basic 示例展示了RF 收发接口函数，相关参数配置接口的使用，用户可以根据自己的实际需求扩展各种应用。
好了，本文就到这里。谢谢大家！