单片FM/AM频段广播接收芯片——Si4731Demo演示板评测

1.1 简介

随着科技水平的逐步提高，现如今大家基本上已经不再听广播了，三十年前的可不是这样，当年电视可还没这么普及，一个村能找到一台电视，那绝对是万元户家，或者是家里有人在上面做官。当时家里能有台收音机就是很高大上的选择了。那年头收音机都是很笨重的，要用一号电池来驱动，里面基本上都是独立基础元器件。随着时代的进步，如今在家已经不听收音机了，其实你没用发现，有个地方对收音机的要求更高了，对那就是汽车音响系统，不难发现，每辆汽车都有广播，而且好多人喜欢开车的时候听广播，这也是开车时候的一种娱乐，毕竟我们不能开车时候看视屏吧，我们要把注意力集中到驾驶中去，这时候，我们就需要耳朵来找寻调节驾驶枯燥的闪光点了，那就是车载广播系统。

今天，我就给大家带来一款单片FM/AM接收芯片—Si4731。那么该芯片有哪些闪光点呢?我们后面一一道来。

1.2 初见

我们先看看收到货后的包装吧。如下图所示，我们看到的这个硬纸盒上面印刷有Silicon Laboratories标志，以及SI4731-DEMO标志。下面的塑料袋就是用来包装这个盒子的，在下面那个更大的纸箱是供货商Mouser的包装箱。这里不再展示。更多图片我会放到论坛展示的。

接下来我们看看SI4731-DEMO这个套件提供了哪些东西。

如上图所示，分别是SI4731-DEMO开发板的正反面和全部配件，分别是：Demo主板、拉杆天线、耳机、5号电池两节、7号电池4节、资料光盘一份。如果你仔细看，你还会发现电池是中国制造。该开发板上海配备的有一块液晶显示屏用于显示各种信息，提供的4×3按键用于输入信息进行设置使用，其中在正面有我们的主教Si4731,反面在电池之间的是用于控制这个收音机芯片的单片机C8051F930。包括输出运放在内，这三片集成芯片均是出自Silicon Labs。

1.3 板上资源

SI4731-DEMO开发板的正面如下图所示，非常简单的，几乎在收音机功能区内没有多少外部元件，集成度超高。我们看到下图中在开关上提供了电源开关和电源选择开关，可以选择是一节5号电池供电还是3节7号电池供电，在按键设置上提供了一枚系统复位按键，用于对单片机系统进行复位，提供的4×3按键中，有一枚软电源开关Power，使用该开关可以关闭收音机系统，而保留日历时钟。这样还可以为我们提供时间。根据天线插座来看提供了三个天线插座，其中一枚较大的提供了拉杆天线，另外两枚较小的天线插座需要自己购置外部天线，实际上不购置也是可以使用相关功能的，只不过如果你有条件追求更高的接收灵敏度，可以通过这两个接口使用外部天线以增强相应的接收能力。SI4731-DEMO开发板上所印刷的图表提供了天线跳帽的接法，另外这部分也可以参考该演示板的电路原理图。

作为SI4731-DEMO开发板的供电和控制系统在开发板的背面，提供了两种电池槽，一节5号电池和3节7号电池，可以通过选择开关选择使用哪种，这是因为系统提供了升压的功能， 1.5V升压后也可以驱动整个系统，这位便携设备单电池供电提供了可能。作为主控单片机Silicon Laboratories使用了自家的C8051F930单片机，作为C8051系列，这在51的世界里也是鼎鼎大名的，同时Demo板也提供了二次开发的接口JTAG接口。

1.4 DEMO测试

该SI4731-DEMO演示板已经出厂时候内置了评估程序，我们通过视频来演示一下，该演示板的接收性能和相关功能。

该DEMO演示见下视频：

通过此DEMO演示我们可以了解到，虽然外部电路非常简单，但是该芯片的接收性能却是很强的，丰富的功能搭配简单的电路即可实现以往复杂电路才能实现的功能，这也是数字处理芯片的一大进步，高集成特性也很适合汽车广播系统的使用。大家或许有的人制作过基于单片机控制的FM广播，只不过是仅仅支持FM功能，而Si4731不仅仅简单的支持FM接收，还支持AM接收，虽然AM音质远远不如FM，但是AM接收距离却非常远的，特别在偏远地区，远离城市的地区，AM将会弥补FM传输距离短的不足，同时该FM还支持RDS解码功能，支持无线数据服务的接收，非常强大的，这一优点也可以用于时钟校准，非常好用。[!--empirenews.page--]

在FM、AM模式下显示的信息有：

1.5 特性总结

这套 Silicon Laboratories Si4731 演示板所实现的 AM/FM 收音机设计方案具有大量的增强特性，这些特性充分展示了 Silicon Laboratories 的 AM/FM 及 MCU 芯片的强大功能。 Si4731 芯片采用 20 管脚的 3 x 3mm QFN 封装，这与Silicon Labs 的所有具有 FM 接收，发射及收发功能的 Si47xx 系列兼容。主控芯片采用 Silicon Laboratories 的内部带振荡器和 DC-DC 的 C8051F930 MCU。显示部分采用了一款 79 x 101 的点阵型 LCD，能够显示包括 RDS 信息在内的各种信息。整个演示板可由3节AAA电池供电或者一节AA电池通过C8051F930 MCU内部的dc-dc转换器供电。

SI4731-DEMO这块开发板有以下特点：

n 支持全球范围内的所有 FM 频带 , 76–108 MHz

n 支持全球范围内的所有 AM 频带 , 520–1710 kHz

n 自动搜索 / 全频带扫描

n 同时支持 48 个 FM 和 48 个 AM 电台存储

n FM 无线数据服务 (RDS) 解码功能 (Pi Pty Ps RT CT AF 显示 )

n 根据 RDS 信息自动调整时间 / 日期

n 自动切换备选频率 (AF)

n 自动检测并设置 AM 步长

n 单电池 (最低电压 0.9 V)或三节电池工作模式

n 可调整的参数包括：

l 信道步长

l 自动搜索有效台时 SNR/RSSI 参考门限值

l 软静音的 SNR/RSSI 参考门限值

l 信道滤波器带宽

l 立体声和单声道的混合度门限值

l 频带的上下端限制

l 预加重 (50 us or 75 us)

l AM 步长检测判断的门限值

n 立体声指示

n 带静音功能的音量控制功能

n AM/FM 信道频率显示及信道信号质量显示

n 电池电压显示

n 万年历功能

n 3 x 4 矩阵键盘控制接口

n 数字健直接输入电台频率功能

而作为主控的C8051系列单片机主要特点有：

1.6 开发资源

官方提供了数据手册和用户手册，同时还提供了例程作为参考。而SI4731-DEMO开发板使用的主控MCU是C8051F930,我们这里介绍一下该单片机的开发环境，根据名字我们知道该芯片是8051系列，因此作为Keil C51也是支持该芯片的开发的，如下图所示，在Keil C51目录可以找到相关的头文件，在工程Option选项里也可以查看该芯片的主要特性。

根据该软件提供的芯片特性可知：25 MIPS mixed-signal, 64K in-system programmable FLASH 8051 with 256 bytes RAM; 4K-bytes XRAM; SPI; SMBus; UART;10-bit 23-channel A/D; 2 voltage comparators;on-chip temperature sensor; 4 timers; PCA。

也就是说，如果你会使用51就会使用C8051F系列单片机，将例程文件添加到工程如下图所示，可以顺利编译通过。

一般来说芯片厂商都会提供自己家的开发软件的，Silicon Labs也不例外，他们提供的开发软件名字是Simplicity IDE，而且是基于eclipse的，所以安装软件会有点大，目前的版本号16，文件大小3.55G。该软件启动界面和软件界面如下图所示，安装完成后，可以直接在本地查看所选芯片的各种应用手册，以及简单的例程。由于软件安装文件远大于Keil C51,这里推荐使用keil C51。

这里说明一下，官方提供的Si4731 例程工程是基于Simplicity Studio的(打开工程后如下图所示)，同时也可以直接在Keil C51下运行，因为都是51内核。操作和寄存器命名法则是相同的。

Simplicity Studio打开工程后界面[!--empirenews.page--]

1.7 小结

如上图所示，此为Si4731的结构图，从结构图上，我们可以清楚的了解该集成芯片内部是如何工作的，通过内部集成的DSP实现了强大的音频解码工作，而内部也集成了LDO，以及可以看出AM单元和FM单元是平行独立的，各自均有自己的ADC来完成模拟量的数字化，由同一个DSP完成解码后通过两个DAC实现双声道立体声输出。而这一切都是在不足0.3平方厘米的地方实现的，该芯片仅仅和一粒绿豆那么大，却实现了如此丰富的功能，令人叹服!

Si4730/31 IC 是行业首款完全集成、100% CMOS 的 AM/FM 无线电接收器。Si4730/31 AM/FM 无线电集成电路提供便携式设备所必需的空间节省和低功耗，同时提供所有 AM/FM 解决方案所需的高性能和设计简单性。

Si473x-D60 设备是行业首款具有 AUXIN ADC 的集成 AM/FM 调谐器。Si473x-D60 调谐器为要求低功耗、最小的基板面积和卓越音频处理的消费者音频应用，提供无与伦比的集成度、音频质量和性能。

Si4730/31 IC 具有无与伦比的集成度和显著的 PCB 空间节省，只需要两个外部元件和低于 15 mm2 的基板面积。Si473x-D60 调谐器可利用前端收音机调谐器提供立体声模拟输入和多路复用内部 ADC，从而在不需要额外的外部 ADC 的情况下支持辅助模拟系统输入。

如果看SI4731-DEMO开发板的话，还是不容易看出来到底多么的简单好用，接下来给大家展示一下官方推荐的典型电路，毕竟生产出设备后，就不需要你再有那么多的选择类型了，比如天线，一般都是固定了。

Si4731典型应用原理图

1.8 相关资料下载

官方资料下载地址

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