基于ZigBee技术的射频芯片CC2430(DOC7).pdf

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1、基于 ZigBee 技术的射频芯片 CC2430 引言 ZigBee 采用 IEEE802.15.4 标准，利用全球共用的公共频率 2.4 GHz，应用于监视、控制网络时，其具有非常显著的低成本、低耗电、网络节点多、传输距离远等优势，目前被视为替代有线监视和控制网络领域最有前景的技术之一。CC2430 芯片以强大的集成开发环境作为支持，内部线路的交互式调试以遵从 IDE 的 IAR 工业标准为支持，得到嵌入式机构很高的认可。它结合Chipcon公司全球先进的ZigBee协议栈、工具包和参考设计，展示了领先的 ZigBee 解决方案。其产品广泛应用于汽车、工控系统和无线感应网络等领域，同时也适用

2、于 ZigBee 之外 2.4 GHz 频率的其他设备。1 CC2430 芯片的主要特点 CC2430 芯片延用了以往 CC2420 芯片的架构，在单个芯片上整合了 ZigBee 射频(RF)前端、内存和微控制器。它使用 1 个 8 位 MCU（8051），具有 128 KB 可编程闪存和 8 KB 的 RAM，还包含模拟数字转换器(ADC)、几个定时器（Timer）、AES128 协同处理器、看门狗定时器（Watchdogtimer）、32 kHz 晶振的休眠模式定时器、上电复位电路(PowerOnReset)、掉电检测电路(Brownoutdetection)，以及 21 个可编程 I/O

3、 引脚。CC2430 芯片采用 0.18 m CMOS 工艺生产，工作时的电流损耗为27 mA；在接收和发射模式下，电流损耗分别低于 27 mA 或 25 mA。CC2430 的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。CC2430 芯片的主要特点如下：高性能和低功耗的 8051 微控制器核。集成符合 IEEE802.15.4 标准的 2.4 GHz 的 RF 无线电收发机。优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性。在休眠模式时仅 0.9 A 的流耗，外部的中断或 RTC 能唤醒系统;在待机模式时少于 0.6 A 的流耗，外部的中断能唤醒系统。硬件支持 CSM

4、A/CA 功能。较宽的电压 X 围（2.03.6 V）。3/11 数字化的 RSSI/LQI 支持和强大的 DMA 功能。具有电池监测和温度感测功能。集成了 14 位模数转换的 ADC。集成 AES 安全协处理器。带有 2 个强大的支持几组协议的 USART，以及 1 个符合 IEEE 802.15.4 规 X 的 MAC 计时器，1 个常规的 16 位计时器和 2 个 8 位计时器。强大和灵活的开发工具。2 CC2430 芯片的引脚功能 CC2430 芯片采用 7 mm7mm QLP 封装,共有 48 个引脚。全部引脚可分为 I/O 端口线引脚、电源线引脚和控制线引脚三类。2.1 I/O 端

5、口线引脚功能 CC2430 有 21 个可编程的 I/O 口引脚，P0、P1 口是完全的 8 位口，P2 口只有 5 个可使用的位。通过软件设定一组 SFR 寄存器的位和字节，可使这些引脚作为通常的 I/O 口或作为连接 ADC、计时器或USART 部件的外围设备 I/O 口使用。I/O 口有下面的关键特性：可设置为通常的 I/O 口，也可设置为外围 I/O 口使用。在输入时有上拉和下拉能力。全部 21 个数字 I/O 口引脚都具有响应外部的中断能力。如果需要外部设备，可对 I/O 口引脚产生中断，同时外部的中断事件也能被用来唤醒休眠模式。16 脚（P1_2 P1_7）:具有 4 mA 输出驱

6、动能力。8，9 脚（P1_0，P1_1）:具有 20 mA 的驱动能力。1118 脚（P0_0 P0_7）:具有 4 mA 输出驱动能力。43，44，45，46，48 脚（P2_4，P2_3，P2_2，P2_1，P2_0）:具有 4 mA 输出驱动能力。2.2 电源线引脚功能 7 脚（DVDD）：为 I/O 提供 2.03.6 V 工作电压。5/11 20 脚（AVDD_SOC）：为模拟电路连接 2.03.6 V 的电压。23 脚（AVDD_RREG）：为模拟电路连接 2.03.6 V 的电压。24 脚（RREG_OUT）：为 25，2731，3540 引脚端口提供 1.8 V 的稳定电压。2

7、5 脚(AVDD_IF1)：为接收器波段滤波器、模拟测试模块和 VGA的第一部分电路提供 1.8 V 电压。27 脚（AVDD_CHP）：为环状滤波器的第一部分电路和充电泵提供1.8 V 电压。28 脚（VCO_GUARD）:VCO 屏蔽电路的报警连接端口。29 脚（AVDD_VCO）:为 VCO 和 PLL 环滤波器最后部分电路提供1.8 V 电压。30 脚（AVDD_PRE）:为预定标器、Div2 和 LO 缓冲器提供 1.8 V的电压。31 脚（AVDD_RF1）:为 LNA、前置偏置电路和 PA 提供 1.8 V 的电压。33 脚（TXRX_SWITCH）:为 PA 提供调整电压。35

8、 脚（AVDD_SW）:为 LNA/PA 交换电路提供 1.8 V 电压。36 脚（AVDD_RF2）:为接收和发射混频器提供 1.8 V 电压。37 脚（AVDD_IF2）:为低通滤波器和 VGA 的最后部分电路提供 1.8 V 电压。38 脚（AVDD_ADC）:为 ADC 和 DAC 的模拟电路部分提供 1.8 V电压。39 脚（DVDD_ADC）:为 ADC 的数字电路部分提供 1.8 V 电压。40 脚（AVDD_DGUARD）:为隔离数字噪声电路连接电压。41 脚（AVDD_DREG）:向电压调节器核心提供 2.03.6 V 电压。42 脚（DCOUPL）:提供 1.8 V 的去耦

9、电压，此电压不为外电路所使用。47 脚（DVDD）:为 I/O 端口提供 2.03.6 V 的电压。2.3 控制线引脚功能 7/11 10 脚（RESET_N）:复位引脚，低电平有效。19 脚（XOSC_Q2）:32 MHz 的晶振引脚 2。21 脚（XOSC_Q1）:32 MHz 的晶振引脚 1，或外部时钟输入引脚。22 脚（RBIAS1）:为参考电流提供精确的偏置电阻。26 脚（RBIAS2）:提供精确电阻，43 k，1%。32 脚（RF_P）:在 RX 期间向 LNA 输入正向射频信号；在 TX 期间接收来自 PA 的输入正向射频信号。34 脚（RF_N）:在 RX 期间向 LNA 输入

10、负向射频信号；在 TX 期间接收来自 PA 的输入负向射频信号。43 脚(P2_4/XOSC_Q2):32.768 kHz XOSC 的 2.3 端口。44 脚(P2_4/XOSC_Q1):32.768 kHz XOSC 的 2.4 端口。3 电路典型应用 3.1 硬件应用电路 CC2430 芯片需要很少的外围部件配合就能实现信号的收发功能。图1 为 CC2430 芯片的一种典型硬件应用电路。电路使用一个非平衡天线,连接非平衡变压器可使天线性能更好。电路中的非平衡变压器由电容 C341 和电感 L341、L321、L331 以及一个 PCB 微波传输线组成，整个结构满足 RF 输入/输出匹配电

11、阻(50)的要求。内部 T/R 交换电路完成 LNA 和 PA 之间的交换。R221和 R261 为偏置电阻，电阻 R221 主要用来为 32 MHz 的晶振提供一个合适的工作电流。用 1 个 32 MHz 的石英谐振器（XTAL1）和 2个电容（C191和C211）构成一个32 MHz的晶振电路。用1个32.768 kHz 的石英谐振器（XTAL2）和 2 个电容（C441 和 C431）构成一个 32.768 kHz 的晶振电路。电压调节器为所有要求 1.8 V 电压的引脚和内部电源供电，C241 和 C421 电容是去耦合电容,用来电源滤波,以提高芯片工作的稳定性。9/11 3.2 软件

12、编程 由于篇幅限制,下面仅给出在 32 MHz 系统时钟下，用 DMA 向闪存内部写入程序的流程图和部分源代码。DMA 向 Flash 写程序流程如图2 所示。MOV DPTR,#DMACFG；为 DMA 通道结构设定一 ；个带有地址的数据指针，；开始写入 DMA 结构 MOV A,#SRC_HI ；源数据的高位地址 MOVX DPTR,A INC DPTR MOV A,#SRC_LO ；源数据的低位地址 MOVX DPTR,A INC DPTR MOV A,#0DFh ；高位地址的定义 MOV XDPTR,A INC DPTR MOV A,#0AFh ；低位地址的定义 MOVX DPTR,A

13、 INC DPTR MOV A,#BLK_LEN ；数据的长度 MOVX DPTR,A INC DPTR MOV A,#012h ；8 位，单模式，Flash 触发器使用 MOVX DPTR,A INC DPTR MOV A,#042h ；屏蔽中断，DMA 高通道优先 MOVX DPTR,A MOV DMA0CFGL,#DMACFG_LO；为当前的 DMA 结 ；构设置开始地址 MOV DMA0CFGH,#DMACFG_HI MOV DMAARM,#01h；设置 DMA 的 0 通道 MOV FADDRH,#00h；设置闪存高位地址 MOV FADDRL,#01h；设置闪存低位地址 MOV FWT,#2Ah ；设置闪存计时 MOV FCTL,#02h ；开始向闪存写程序 结语 11/11 目前，国内外嵌入式射频芯片中，CC2430 芯片是性能最好、功能更强的一个。它结合了市场领先的 ZStackTM ZigBeeTM 协议软件和其他 Chipcon 公司的软件工具，为开发出无接口、紧凑、高性能和可靠的无线网络产品提供了便利。相信在未来几年，它的应用将会涉及到社会的更多领域。