基於ZigBee技術的射頻芯片CC2430 （轉）

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引言:ZigBee採用IEEE802.15.4標準，利用全球共用的公共頻率2.4 GHz，應用於監視、控制網絡時，其具備很是顯著的低成本、低耗電、網絡節點多、傳輸距離遠等優點，目前被視爲替代有線監視和控制網絡領域最有前景的技術之一。
   CC2430芯片是Chipcon公司生產的首款符合ZigBee技術的2.4GHz射頻系統單芯片。適用於各類ZigBee或相似ZigBee的無線網絡節點，包括調諧器、路由器和終端設備。CC2430芯片以強大的集成開發環境做爲支持，內部線路的交互式調試以聽從IDE的IAR工業標準爲支持，獲得嵌入式機構很高的承認。它結合Chipcon公司全球先進的ZigBee協議棧、工具包和參考設計，展現了領先的ZigBee解決方案。其產品普遍應用於汽車、工控系統和無線感應網絡等領域，同時也適用於ZigBee以外2.4 GHz頻率的其餘設備。
   CC2430也是Chipcon公司SmartRF03家族中的一個關鍵部分，基於Chipcon占主導地位的CC2420ZigBee無線收發器其出貨量已經超越1百萬片。測量尺寸大約是1克拉鑽石大小(7×7mm)，CC2430表現出了至關清晰的設計結合了一顆強大的魯棒射頻，可編程的微控制器，閃存和IEEE802.15.4，ZigBee兩個軟體，全部都集成到一個易用並有效的一顆芯片上。CC2430 SoC家族包括3個不一樣產品CC2430-F32, CC2430-F64 and CC2430-F128。 它們的區別在於內置閃存的容量不一樣，以及針對不一樣IEEE802.14.5/Zigbee應用的成本優化。

一、CC2430芯片的主要特色
   CC2430芯片延用了以往CC2420芯片的架構，在單個芯片上整合了ZigBee射頻(RF)前端、內存和微控制器。它使用1個8位MCU（8051），具備128KB可編程閃存和8KB的RAM，還包含模擬數字轉換器(ADC)、幾個定時器（Timer）、AES128協同處理器、看門狗定時器（Watchdogtimer）、32kHz晶振的休眠模式定時器、上電覆位電路(PowerOnReset)、掉電檢測電路(Brownoutdetection)，以及21個可編程I/O引腳。
   CC2430芯片採用0.18μmCMOS工藝生產，工做時的電流損耗爲27mA；在接收和發射模式下，電流損耗分別低於27mA或25mA。CC2430的休眠模式和轉換到主動模式的超短期的特性，特別適合那些要求電池壽命很是長的應用。
      ◆ 高性能和低功耗的8051微控制器核。
      ◆集成符合IEEE802.15.4標準的2.4GHz的RF無線電收發機。
      ◆ 優良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性。
      ◆在休眠模式時僅0.9μA的流耗，外部的中斷或RTC能喚醒系統;在待機模式時少於0.6 μA的流耗，外部的中斷能喚醒系統。
      ◆ 硬件支持CSMA/CA功能。
      ◆ 較寬的電壓範圍（2.0～3.6 V）。
      ◆ 數字化的RSSI/LQI支持和強大的DMA功能。
      ◆ 具備電池監測和溫度感測功能。
      ◆ 集成了14位模數轉換的ADC。
      ◆ 集成AES安全協處理器。
      ◆帶有2個強大的支持幾組協議的USART，以及1個符合IEEE 802.15.4規範的MAC計時器，1個常規的16位計時器和2個8位計時器。
      ◆ 強大和靈活的開發工具。

二、CC2430芯片的引腳功能
   CC2430芯片採用7mm×7mmQLP封裝,共有48個引腳。所有引腳可分爲I/O端口線引腳、電源線引腳和控制線引腳三類。

   2.1 I/O端口線引腳功能
   CC2430有21個可編程的I/O口引腳，P0、P1口是徹底的8位口，P2口只有5個可以使用的位。經過軟件設定一組SFR寄存器的位和字節，可以使這些引腳做爲一般的I/O口或做爲鏈接ADC、計時器或USART部件的外圍設備I/O口使用。

   I/O口有下面的關鍵特性：
　　       ◆可設置爲一般的I/O口，也可設置爲外圍I/O口使用。
　　       ◆ 在輸入時有上拉和下拉能力。
　　       ◆所有21個數字I/O口引腳都具備響應外部的中斷能力。若是須要外部設備，可對I/O口引腳產生中斷，同時外
   部的中斷事件也能被用來喚醒休眠模式。
           ◆1～6腳（P1_2～P1_7）：具備4 mA輸出驅動能力。8，9腳（P1_0，P1_1）： 具備20 mA的驅動能力。43，
   44，45，46，48腳（P2_4，P2_3，P2_2，P2_1，P2_0）：具備4 mA輸出驅動能力。

   2.2 電源線引腳功能
     7腳（DVDD）：爲I/O提供2.0～3.6 V工做電壓。
　　 20腳（AVDD_SOC）：爲模擬電路鏈接2.0～3.6 V的電壓。
　　 23腳（AVDD_RREG）：爲模擬電路鏈接2.0～3.6 V的電壓。
　 　24腳（RREG_OUT）：爲25，27～31，35～40引腳端口提供1.8 V的穩定電壓。
　 　25腳 (AVDD_IF1 )：爲接收器波段濾波器、模擬測試模塊和VGA的第一部分電路提供1.8 V電壓。
　 　27腳（AVDD_CHP）：爲環狀濾波器的第一部分電路和充電泵提供1.8 V電壓。
　 　28腳（VCO_GUARD）：VCO屏蔽電路的報警鏈接端口。
　 　29腳（AVDD_VCO）: 爲VCO和PLL環濾波器最後部分電路提供1.8 V電壓。
　 　30腳（AVDD_PRE）: 爲預約標器、Div2和LO緩衝器提供1.8 V的電壓。
　 　31腳（AVDD_RF1）: 爲LNA、前置偏置電路和PA提供1.8 V的電壓。
　 　33腳（TXRX_SWITCH）: 爲PA提供調整電壓。
　 　35腳（AVDD_SW）: 爲LNA/PA交換電路提供1.8 V電壓。
　 　36腳（AVDD_RF2）: 爲接收和發射混頻器提供1.8 V電壓。
　 　37腳（AVDD_IF2）: 爲低通濾波器和VGA的最後部分電路提供1.8 V電壓。
　 　38腳（AVDD_ADC）: 爲ADC和DAC的模擬電路部分提供1.8 V電壓。
　 　39腳（DVDD_ADC）: 爲ADC的數字電路部分提供1.8 V電壓。
　 　40腳（AVDD_DGUARD）: 爲隔離數字噪聲電路鏈接電壓。
　 　41腳（AVDD_DREG）: 向電壓調節器核心提供2.0～3.6 V電壓。
　 　42腳（DCOUPL）: 提供1.8 V的去耦電壓，此電壓不爲外電路所使用。
　 　47腳（DVDD）: 爲I/O端口提供2.0～3.6 V的電壓。

   2.3 控制線引腳功能
     10腳（RESET_N）: 復位引腳，低電平有效。
　　 19腳（XOSC_Q2）: 32 MHz的晶振引腳2。
　 　21腳（XOSC_Q1）: 32 MHz的晶振引腳1，或外部時鐘輸入引腳。
　 　22腳（RBIAS1）: 爲參考電流提供精確的偏置電阻。
　　 26腳（RBIAS2）: 提供精確電阻，43 kΩ，±1%。
　 　32腳（RF_P）: 在RX期間向LNA輸入正向射頻信號；在TX期間接收來自PA的輸入正向射頻信號。
　 　34腳（RF_N）: 在RX期間向LNA輸入負向射頻信號；在TX期間接收來自PA的輸入負向射頻信號。
　 　43腳 (P2_4/XOSC_Q2): 32.768 kHz XOSC的2.3端口。
　 　44腳 (P2_4/XOSC_Q1): 32.768 kHz XOSC的2.4端口。
　　 11～18腳（P0_0 ～P0_7）：具備4 mA輸出驅動能力。

三、電路典型應用
   3.1硬件應用電路
   CC2430芯片須要不多的外圍部件配合就能實現信號的收發功能。
   電路使用一個非平衡天線,鏈接非平衡變壓器可以使天線性能更好。電路中的非平衡變壓器由電容C341和電感L34一、L32一、L331以及一個PCB微波傳輸線組成，整個結構知足RF輸入/輸出匹配電阻(50Ω)的要求。內部T/R交換電路完成LNA和PA之間的交換。R221和R261爲偏置電阻，電阻R221主要用來爲32MHz的晶振提供一個合適的工做電流。用1個32MHz的石英諧振器（XTAL1）和2個電容（C191和C211）構成一個32MHz的晶振電路。用1個32.768 kHz的石英諧振器（XTAL2）和2個電容（C441和C431）構成一個32.768 kHz的晶振電路。電壓調節器爲全部要求1.8V電壓的引腳和內部電源供電，C241和C421電容是去耦合電容,用來電源濾波,以提升芯片工做的穩定性。

   3.2軟件編程
   因爲篇幅限制,下面僅給出在32MHz系統時鐘下，用DMA向閃存內部寫入程序部分源代碼。
　　MOV　　DPTR,#DMACFG ；爲DMA通道結構設定一個帶有地址的數據指針，開始寫入DMA結構
　　MOV　　A,#SRC_HI；源數據的高位地址
　　MOVX　 @DPTR ,A；
　　INC　　DPTR；
　　MOV　　A,#SRC_LO；源數據的低位地址
　　MOVX　 @DPTR,A；
　　INC　　DPTR；
　　MOV　　A,#0DFh；高位地址的定義
　　MOV　　X@DPTR,A；
　　INC　　DPTR；
　　MOV　　A,#0AFh；低位地址的定義
　　MOVX　 @DPTR,A；
　　INC　　DPTR；
　　MOV　　A,#BLK_LEN；數據的長度
　　MOVX　 @DPTR,A；
　　INC　　DPTR；
　　MOV　　A,#012h；8位，單模式，Flash觸發器使用
　　MOVX　 @DPTR,A；
　　INC　　DPTR；
　　MOV　　A,#042h；屏蔽中斷，DMA高通道優先
　　MOVX　 @DPTR,A；
　　MOV　　DMA0CFGL,#DMACFG_LO；爲當前的DMA結構設置開始地址
　　MOV　　DMA0CFGH,#DMACFG_HI；
　　MOV　　DMAARM,#01h；設置DMA的0通道
　　MOV　　FADDRH,#00h；設置閃存高位地址
　　MOV　　FADDRL,#01h；設置閃存低位地址
　　MOV　　FWT,#2Ah；設置閃存計時
　　MOV　　FCTL,#02h；開始向閃存寫程序

四、結語
   目前，國內外嵌入式射頻芯片中，CC2430芯片是性能最好、功能更強的一個。它結合了市場領先的Z_StackTM ZigBeeTM協議軟件和其餘Chipcon公司的軟件工具，爲開發出無接口、緊湊、高性能和可靠的無線網絡產品提供了便利。相信在將來幾年，它的應用將會涉及到社會的更多領域。
   Chipcon公司的ZigBeeTMSoC解決方案對於製造商是一個巨大的飛躍，產品面向家庭和樓宇自動化，供暖、通風和空調系統，自動抄表，醫療設施，家庭娛樂，物流，和其它終端市場，均可以被至關便宜和低功耗的無線通信替代。CC2430將讓製造商開發出無接口，緊湊，高性能和可靠的無線網絡產品，用該芯片做爲在系統中的主動設備，並減小上市時間以及將生產和測試成本降到最低。
   「從一開始，咱們就給本身定位，不能僅僅宣傳ZigBeeTM解決方案，而是確實要付諸使用」。Chipcon公司的董事長GeirForre講道，「Chipcon公司今天發佈的產品，具備針對不一樣ZigBeeTM適合方案的完整的開發工具。當其它供應商比較他們第一代方案時，Chipcon已經擁有了2代ZigBeeTM，並逐漸會有第3或第4代。事實上Chipcon公司是ZigBeeTM協會的發起者並已經達到了全球第一個符合IEEE802.15.4協議的射頻芯片，也是全球第一個一站式解決方案，世界領先的ZigBeeTM軟件毫不是一個簡單的偶合，它寄予咱們實現真正市場領先方案的厚望。