SX1208系列模组异常问题排查应用指导

RF_002

　　一、引言

　　本文档介绍 SX1208 系列模组的应用中经常会遇到的初始化异常、状态切换异常、通信异常等问题的排查思路、方法和技巧，旨在帮助用户在出现相关问题时尽快独立完成相应的定位与解决。

　　二、程序移植

　　SX1208 系类模组分为小功率(13dBm) 和大功率(20dBm) 两类。大功率模组有LSD4RF-2X717N10 和LSD4RF-2X817N10。

图 2.1 大功率模组对比示意图

　　LSD4RF-2X717N10 和LSD4RF-2X817N10 封装相同，硬件替换时只需更换天线，并在软件上更改频点即可。

　　小功率模组有LSD4RF-2S313N10、LSD4RF-2S313N20 和LSD4RF-2S813N10。

图 2.2 小功率模组对比示意图

　　其中 LSD4RF-2S313N10 和 LSD4RF-2S313N20 可以直接替换，软件和天线无需任何改动。

　　LSD4RF-2S313N10(LSD4RF-2S313N20)和 LSD4RF-2S813N10 封装相同，硬件替换时只需更换天线，并在软件上更改频点即可。

　　备注：SX1208 系类5 款模组的RST、NSS、MOSI、MISO、SCK 和DIO0 为必须使用的引脚，如果应用中需实现大数据包发射或 WOR 低功耗模式，需要使用的对应的 I/O，其他 DIO 引脚不用可悬空。

　　2.1 IO检查

　　产品硬件设计时需要仔细核对 MCU 的 IO 口和模组的 IO 口是否连接正常，并且原理图和PCB 的IO 口是否一一对应。

　　以LSD4RF-2S313N20 为例：

图2.3 LSD4RF-2S313N20示意图

　　使用万用表或者示波器测试 MCU 的输出 IO 口(RST、SCK、MOSI、NSS)是否能输出高低电平，并测试MCU 的输入IO 口(DIO0、MISO)是否能识别高低电平。

　　万用表或者示波器表笔连接到模组的焊盘上，以确认原理图和PCB 的接线是否真实一一对应。

　　2.2 软件移植

　　2.2.1 通信协议选择

　　由于硬件 SPI 配置时参数较多，所以程序移植时建议优先使用软件 SPI，待模组收发调通成功后再切换为硬件 SPI。SX1208 的软件 SPI 时序示意代码，以及详细移植过程请参考如下连接：https://lierda.feishu.cn/wiki/PDtTwOhuVi1ovbkNnqbcpB4vnxf

　　2.2.2 模组选择

　　SPI 读写调试完成后，在LSD_RFregsetting.h 文件中选则模组版本。
　　#define　LSD4RF_2X717N10　　1
　　#define　LSD4RF_2S313N10　　2
　　#define　VERSION　　LSD4RF_2S313N10
　　小功率模组(13dBm)：选择VERSION值为LSD4RF_2S313N10。
　　大功率模组(20dBm)：选择VERSION值为LSD4RF_2X717N10。
　　频点配置：确定版本值后，在 static const unsigned char Freq_Cal_Tab[]数组中配置适配各款模组的频点。

　　2.2.3 SPI 验证

　　软件移植时先检查SPI 读写是否正常，检查方法参考如下流程：
　　uint8_t test = 0;
　　SX1208_InitIo();　　// IO 口初始化
　　SX1208_Reset();　　//复位
　　SX1208_SPI_Init();　　//SPI 初始化
　　//模组刚刚复位在standby 中，这时读取SYNCVALUE8 应为0x01
　　SX1208_Read(REG_SYNCVALUE8, &test);
　　//然后对SYNCVALUE8 写不同值，读取值和写入值相同则SPI 读写正常
　　SX1208_Write(REG_SYNCVALUE8, 0x00);
　　SX1208_Read(REG_SYNCVALUE8, &test);
　　SX1208_Write(REG_SYNCVALUE8, 0xFF);
　　SX1208_Read(REG_SYNCVALUE8, &test);
　　SX1208_Write(REG_SYNCVALUE8, 0xAA);
　　SX1208_Read(REG_SYNCVALUE8, &test);
　　SX1208_Write(REG_SYNCVALUE8, 0x55);
　　SX1208_Read(REG_SYNCVALUE8, &test);
　　此时如果SPI 读写异常，需要检查SPI 时序，待读写调试正常后再进行其他调试。

　　2.2.4 RF 初始化

　　SPI 通信正常后，调用如下函数对于模组进行初始化。
　　if(SX1208_Fsk_init() != NORMAL)
　　{
　　　while(1){ __NOP(); }
　　}

　　2.2.5 接收调试

　　调试接收时建议先不要打开MCU 和SX1208 模组连接的 DIO0 中断(并关闭所有模组的其他DIO 的中断)，把MCU 连接模组的DIO 都定义为输入状态。

　　在完成初始化后，调用 LSD_RF_RXmode_FSK();让模组进入接收状态。并在 while(1)中不停地扫描DIO0 引脚，并使用如下代码调试接收功能。
　　while (1)
　　{
　　　while (1)
　　　{
　　　　if(DIO0_GetState() == GPIO_PIN_SET)
　　　　{
　　　　　uint8_t flag;
　　　　　SX1208_Read(REG_IRQFLAGS2, &flag);
　　　　　if(flag & 0x04) //communication_states = RX_DONE;
　　　　　{
　　　　　　LSD_RF_RxPacket_FSK(data_buffer, &data_len);
　　　　　　__NOP();
　　　　　　LSD_RF_RXmode_FSK();
　　　　　}
　　　　　else
　　　　　{
　　　　　　__NOP();
　　　　　　LSD_RF_RXmode_FSK();
　　　　　}
　　　　}
　　　}
　　}

　　备注
　　●如果收到数据则代码一定会进入if(flag & 0x04)中。
　　●如果持续接收不到数据则建议测试模组电流是否为16mA 左右。

　　2.2.6 调试发送函数

　　将2.2.5 中的接收调试函数修改如下：
　　while (1)
　　{
　　　LSD_RF_SendPacket_FSK(data_buffer,data_len);
　　　while (1)
　　　{
　　　　if(DIO0_GetState() == GPIO_PIN_SET)
　　　　{
　　　　　uint8_t flag;
　　　　　SX1208_Read(REG_IRQFLAGS2, &flag);
　　　　　if(flag & 0x08) //communication_states = TX_DONE;
　　　　　{
　　　　　　__NOP();
　　　　　　break;
　　　　　}
　　　　　else
　　　　　{
　　　　　　__NOP();
　　　　　}
　　　　}
　　　}
　　　delayms(4000);
　　}

　　备注：如果正常发送完毕则代码一定会进入到if(flag & 0x08)中。

　　三、软件问题故障分析

　　3.1 初始化异常

　　初始化异常时需要先检查寄存器读写，再检查能否进入STANDBY 模式。

　　3.1.1 寄存器读写检查


　　初始化失败时大部分体现在读写寄存器异常，即读取值和写入值不同，排查顺序如下：
　　1.检查模组VCC 电压是否正常。
　　2.检查RST 电平是否正常。
　　3.使用软件SPI 读写寄存器。
　　4.检查SPI 时序是否正确。
　　5.检查片选等输出IO 的电平输出是否正常。
　　6.检查MISO 和DIO 等输入IO 是否能正确读取到高低电平。
　　7.检查原理图和PCB 是否真实对应。
　　8.检查SPI 的PCB 走线是否因为速率过高产生了相互干扰。可将SPI 速率降低到1Mhz以下做对比验证。
　　9. 检查NSS 引脚时序是否与图3.1 对应。

图3.1 SPI时序图

　　上图对应的软件SPI 代码参考如下连接：https://lierda.feishu.cn/wiki/PDtTwOhuVi1ovbkNnqbcpB4vnxf

　　3.1.2 STANDBY 模式检查

　　初始化失败时，要注意检查模组能否正常进入STANDBY。检查方法为调用进入STANDY模式函数后，读取模组状态寄存器，确认模组是否在STANDBY 状态中，并测试模组的电流是否为几百uA。

　　3.2 无法进入发送或者接收状态

　　模组无法进入发送或者接收状态的主要原因有如下几种：
　　●复位异常
　　●软件问题
　　●硬件问题

　　3.2.1 复位异常

　　SX1208 复位方式有上电 POR 复位和 RST 引脚手动复位两种，复位异常时会导致模组无法进入发送和接收状态。

　　RST 引脚手动复位异常时，读取SYNCVALUE8 寄存器值不等于0x01。

　　检查模组上电POR 复位

　　模组上电POR 复位的时序如下：

图3.2 上电POR复位时序图

　　验证上电POR 复位是否正常需要关注3 个方面：
　　1.分别是电源上电后供电能力和纹波
　　2.RST 引脚是否真的拉低了
　　3.是否RST 引脚拉低后10ms 后再开始操作模组的

　　根据如上情况可以生成如下检测模组上电POR 复位是否正常的软件程序。
　　unsigned char SX1208_Fsk_init(void)
　　{
　　　uint8_t test = 0;
　　　SX1208_InitIo();　　// 所有IO 都做好初始化口初始化使用软件SPI
　　　MCU 拉低模组的RST 引脚;
　　　延时10ms;
　　　while(1)
　　　{
　　　　LSD_RF_RXmode_FSK();
　　　　while(1);
　　　　//测试接收电流是否为16mA
　　　}
　　}

　　POR 上电测试时，需要反复进行断电-上电操作，所以不能连接仿真器，并测量模组的电流是否为16mA。

　　模组上电POR复位异常时需检查：
　　●模组上电后RST 引脚的电平是否拉低
　　●检查RST拉低延时是否≥10ms 再操作模组
　　●检查VCC纹波是否≤±100mV
　　●更换模组确认模组是否已经损坏

　　检查手动RST 复位

　　确定模组上电POR 复位正常后，如果依然无法进入接收模式，需检查模组RST 引脚手动复位是否正常。

　　模组RST 引脚手动复位时序图如下：

图3.3 手动RST复位时序图

　　RST 手动复位需要一个大于100us 的正脉冲，并在RST 引脚产生正脉冲后延时5ms再操作模组。可使用如下代码验证RST 手动复位是否正常。

　　unsigned char SX1208_Fsk_init(void)
　　{
　　　uint8_t test = 0;
　　　SX1208_InitIo();　　// 初始化所有IO
　　　MCU 拉低RST 引脚;
　　　while(1)
　　　{
　　　　延时10ms;
　　　　SX1208_Reset();　　// 手动RST 复位
　　　　LSD_RF_RXmode_FSK();
　　　　延时30 秒;　　// 该30 秒时间用来测量电流
　　　}
　　}

　　如果测量电流不是16mA 则RST 引脚手动复位异常，此时需要检查：
　　●RST引脚是否产生正脉冲
　　●正脉冲保持时间是否≥100us
　　●正脉冲后是否≥5ms 操作模组
　　●更换模组确认模组是否损坏

　　备注：模组上电POR 复位时间为11ms，手动RST 复位时间为6ms。

　　3.2.2 软件检查

　　模组无法进入收发状态时，若复位正常，则需检查软件：
　　●使用模拟SPI 对比验证
　　●检查SPI 时序
　　●检查能否读取DIO 电平
　　●检查片选信号时序
　　详细检查过程参考“3.1.1 寄存器读写检查”中的软件SPI 检查方法。

　　备注：要保证软件库移植时，不要改动或者删减我司已经封装好的函数逻辑

　　3.2.3 硬件检查

　　如果复位正常，软件正常，则需要再检查硬件。
　　检查晶振是否起振：吹掉模组屏蔽罩，给模组上电，测试晶振频率是否为32Mhz。
　　出现以下几种情况说明模组可能损坏，可更换模组做对比测试：
　　●晶振不起振
　　●复位后电流不是几百uA
　　●接收电流与规格书不符

　　3.3 无法发送数据

　　调试发送和接收时要把天线接到模组上。

　　3.3.1 TXDONE 标志检查

　　当模组发送数据失败时，先关闭MCU 的总中断，并将DIO0 对应的IO 改为普通输入模式，将示波器接到DIO0 上，确保DIO0 对应的IO 能读取到高低电平变化，然后在主循环内做如下代码检测TXDONE 标志：
　　while (1)
　　{
　　　LSD_RF_SendPacket_FSK(data_buffer,data_len);
　　　while (1)
　　　{
　　　　if(DIO0_GetState() == GPIO_PIN_SET)
　　　　{
　　　　　uint8_t flag;
　　　　　X1208_Read(REG_IRQFLAGS2, &flag);
　　　　　if(flag & 0x08)//communication_states = TX_DONE;;
　　　　　{
　　　　　　__NOP();
　　　　　　break;
　　　　　}
　　　　　else
　　　　　{
　　　　　　__NOP();
　　　　　}
　　　　}
　　　}
　　　delayms(4000);
　　}

　　如上代码可以排除发送过程被打断的情况，如果发送成功则代码一定会运行到 if(flag & 0x08)中。调试过程中注意是否出现示波器上能看到 DIO0 出现高电平但是软件却不进入if(DIO0_GetState()==GPIO_PIN_SET)的情况，如果有这种情况则排查MCU 自身原因。

　　如果发送板模组有TXDONE 产生，但是接收板的模组收不到数据，可使用我司的EVK接收板做交叉对比测试。

　　3.3.2 发送电流测试

　　测试发送电流可以辅助判断模组是否启动发送模式。
　　测试发送电流常用的方法有：
　　(1)把模组VCC 割断接入功率测试仪器直接测试电流；
　　(2)把模组VCC 割断串入检流电阻，利用示波器间接测试电流。

　　小功率模组频谱仪传导测试(13dBm)发射电流 35mA 左右，大功率模组频谱仪传导测试(20dBm)发射电流135mA 左右。因为模组接50R 负载、接天线、不接负载，电流会有差异，一般测试到发送时有较大电流产生就代表进了发射模式了。

　　3.4 无法接收数据

　　3.4.1 RXDONE 标志检查

　　当模组就收不到数时，先关闭MCU 的总中断，并将DIO0 对应的IO 改为普通输入模式，将示波器接到DIO0 上，确保DIO0 对应的IO 能读取到高低电平变化，然后在主循环内做如下代码检测RXDONE 标志：
　　while (1)
　　{
　　　while (1)
　　　{
　　　　if(DIO0_GetState() == GPIO_PIN_SET)
　　　　{
　　　　　uint8_t flag;
　　　　　SX1208_Read(REG_IRQFLAGS2, &flag);
　　　　　if(flag & 0x04) //communication_states = RX_DONE;
　　　　　{
　　　　　　LSD_RF_RxPacket_FSK(data_buffer, &data_len);
　　　　　　__NOP();
　　　　　　LSD_RF_RXmode_FSK();
　　　　　}
　　　　　else
　　　　　{
　　　　　　__NOP();
　　　　　　LSD_RF_RXmode_FSK();
　　　　　}
　　　　}
　　　}
　　}

　　如上代码可以排除接收过程被打断的情况，如果接收成功则代码一定会运行到 if(flag & 0x04)中。调试过程中注意是否出现示波器上能看到 DIO0 出现高电平但是软件却不进入if(DIO0_GetState() == GPIO_PIN_SET)的情况，如果有这种情况则排查MCU 自身原因。

　　如果接收板模组有无RXDONE 产生，可使用我司的EVK 发送板做交叉对比测试。

　　3.4.2 接收电流测试

　　测试接收电流可以辅助判断模组是否进入接收模式。
　　测试接收电流常用的方法有：
　　(1) 把模组VCC 割断接入功率测试仪器直接测试电流；
　　(2) 把模组VCC 割断串入电流表测试电流。
　　小功率模组(13dBm)和大功率模组(20dBm)接收电流都为15mA 左右。

　　3.5 通信距离近

　　通信距离近时需要检查如下五点：
　　●检查收发两端射频参数配置是否一致
　　●将发送端和接收端天线紧紧靠近观察RSSI 是否大于0
　　●(频谱仪)检查传导发射功率
　　●(网络分析仪)检查天线适配性是否良好
　　●(频谱仪+探头)检查是否底板上有干扰

　　3.6 SLEEP 异常

　　当模组SLEEP 状态电流＞2uA 时可认定为SLEEP 异常，此时可通过电流值排查。

　　电流为十几或者几十uA：用万用表检查实际IO 与配置是否一致、连接是否正确。检查MCU 的IO 口是否有漏电流。将已经连接到MCU 上但是不使用的DIO 的管脚配置为模拟输入或者高阻态对比测试。

　　电流为几百 uA：检查模组是否处于 STANDBY 状态。可以在模组进入 SLEEP 前关闭MCU 总中断做对比测试。

　　该问题常常是 MCU 配置模组进入 SLEEP 后，又有其他状态转换的命令操作(如定时器中)将模组重新设置为STANDBY 状态。

　　电流为十几mA：检查模组是否处于RX 状态。可以在模组进入RX 前关闭MCU 总中断做对比测试。

　　该问题常常是 MCU 配置模组进入 SLEEP 后，又有其他状态转换的命令操作(如定时器中)将模组重新设置为RX 状态。

　　四、硬件造成的异常及排查

　　SX1208 遇到的硬件异常相对较少，主要有如下几种情况：
　　1.供电不足：将SX1208 的VDD 隔断，使用数字电源或者功率测试仪对比验证
　　2.原理图和PCB 没有真实对应
　　3.未接天线
　　4.电磁干扰：板子上只保留MCU 和模组来验证是否有电磁干扰。模组应尽量远离线圈、蜂鸣器、磁铁、大面积金属、大体积电容电感和液晶的 IO。具体测试方法为：将模组飞线到离底板较远的位置做交叉验证。使用排线飞线时，必须将排线撕开，防止SPI 线串扰导致读写异常。
　　5. 通信距离异常：使用频谱仪测试传导功率是否正常，使用网络分析仪排查天线是否匹配。

　　五、常见排查流程