關(guān)鍵詞：CC2430芯片? 射頻芯片? zigBee
引? 言
ZigBee采用IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)，利用全球共用的公共頻率2．4 GHz，應(yīng)用于監(jiān)視、控制網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其具有非常顯著的低成本、低耗電、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢(shì)，目前被視為替代有線監(jiān)視和控制網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域最有前景的技術(shù)之一。
CC2430芯片以強(qiáng)大的集成開發(fā)環(huán)境作為支持，內(nèi)部線路的交互式調(diào)試以遵從IDE的IAR工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為支持，得到嵌入式機(jī)構(gòu)很高的認(rèn)可。它結(jié)合Chipcon公司全球先進(jìn)的zigBee協(xié)議棧、工具包和參考設(shè)計(jì)，展示了領(lǐng)先的ZigBee解決方案。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車、工控系統(tǒng)和無線感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域，同時(shí)也適用于zigBee之外2．4 GHz頻率的其他設(shè)備。
1 CC2430芯片的主要特點(diǎn)
CC2430芯片延用了以往CC2420芯片的架構(gòu)，在單個(gè)芯片上整合了ZigBee射頻(RF)前端、內(nèi)存和微控制器。它使用1個(gè)8位MCU(8051)，具有128KB可編程閃存和8 KB的RAM，還包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)、幾個(gè)定時(shí)器(Timer)、AES一128協(xié)同處理器、看門狗定時(shí)器(Watchdog-timer)、32 kHz晶振的休眠模式定時(shí)器、上電復(fù)位電路(Power-0n-Reset)、掉電檢測(cè)電路(Brown—out—detection)，以及21個(gè)可編程I／O引腳。
CC2430芯片采用O．18μm CMOS工藝生產(chǎn)，工作時(shí)的電流損耗為27 mA；在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于27 mA或25 mA。CC2430的休眠模式和轉(zhuǎn)換到主動(dòng)模式的超短時(shí)間的特性，特別適合那些要求電池壽命
非常長(zhǎng)的應(yīng)用。
CC2430芯片的主要特點(diǎn)如下：
◆高性能和低功耗的8051微控制器核。
◆集成符合IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)的2．4 GHz的RF無線電收發(fā)機(jī)。
◆優(yōu)良的無線接收靈敏度和強(qiáng)大的抗干擾性。
◆在休眠模式時(shí)僅0．9μA的流耗，外部的中斷或RTC能喚醒系統(tǒng)；在待機(jī)模式時(shí)少于0．6 μA的流耗，外部的中斷能喚醒系統(tǒng)。
◆硬件支持CSMA／CA功能。
◆較寬的電壓范圍(2．O～3．6 V)。
◆數(shù)字化的RSSI／LQI支持和強(qiáng)大的DMA功能。
◆具有電池監(jiān)測(cè)和溫度感測(cè)功能。
◆集成了14位模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADC。
◆集成AES安全協(xié)處理器。
◆帶有2個(gè)強(qiáng)大的支持幾組協(xié)議的USART，以及l(fā)個(gè)符合IEEE 802．15．4規(guī)范的MAC計(jì)時(shí)器，1個(gè)常規(guī)的16位計(jì)時(shí)器和2個(gè)8位計(jì)時(shí)器。
◆強(qiáng)大和靈活的開發(fā)工具。
2? CC2430芯片的引腳功能
CC2430芯片采用7 mm×7mm QLP封裝，共有48個(gè)引腳。全部引腳可分為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(gè)可編程的I／O口引腳，P0、Pl口是完全的8位口，P2口只有5個(gè)可使用的位。通過軟件設(shè)定一組SFR寄存器的位和字節(jié)，可使這些引腳作為通常的I／O口或作為連接ADC、計(jì)時(shí)器或USART部件的外圍設(shè)備I／O口使用。
I／O口有下面的關(guān)鍵特性：
◆可設(shè)置為通常的I／O口，也可設(shè)置為外圍I／0口使用。
◆在輸入時(shí)有上拉和下拉能力。
◆全部21個(gè)數(shù)字I／O口引腳都具有響應(yīng)外部的中斷能力。如果需要外部設(shè)備，可對(duì)I／O口引腳產(chǎn)生中斷，同時(shí)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)：具有4 mA輸出驅(qū)動(dòng)能力。
8，9腳(P1_0，P1_1)；具有20 mA的驅(qū)動(dòng)能力。
11～18腳(PO_0～PO_7)：具有4 mA輸出驅(qū)動(dòng)能力。
43，44，45，46，48腳(P2_4，P2_3，P2_2，P2_1，P2_0)；具有4 mA輸出驅(qū)動(dòng)能力。
2.2 電源線引腳功能
7腳(DVDD)：為I／O提供2．O～3．6 V工作電壓。
20腳(AVDD_SOC)：為模擬電路連接2．0～3．6 V的電壓。
23腳(AVDD_RREG)：為模擬電路連接2．0～3．6 V的電壓。
24腳(RREG_OUT)：為25，27～31，35～40引腳端口提供1．8 V的穩(wěn)定電壓。
25腳(AVDD_IFl)：為接收器波段濾波器、模擬測(cè)試模塊和VGA的第一部分電路提供1．8 V電壓。
27腳(AVDD_CHP)：為環(huán)狀濾波器的第一部分電路和充電泵提供1．8 V電壓。端口。
44腳(P2_4／XOSC_Q1):32．768 kHz XOSC的2．4端口。
28腳(VCO_GUARD)：VCO屏蔽電路的報(bào)警連接端口。
29腳(AVDD_VCO)：為VCO和PLL環(huán)濾波器最后部分電路提供1．8 V電壓。
30腳(AVDD_PRE)：為預(yù)定標(biāo)器、Div-2和LO緩沖器提供1．8 V的電壓。
31腳(AVDD_RFl)：為L(zhǎng)NA、前置偏置電路和PA提供1．8 V的電壓。
33腳(TXRX_SWlTCH)：為PA提供調(diào)整電壓。
35腳(AVDD_SW)：為L(zhǎng)NA／PA交換電路提供1．8V電壓。
36腳(AVDD_RF2)：為接收和發(fā)射混頻器提供1．8 V電壓。
37腳(AVDD_IF2)：為低通濾波器和VGA的最后部分電路提供1．8 V電壓。
38腳(AVDD_ADC)：為ADC和DAC的模擬電路部分提供1．8 V電壓。
39腳(DVDD_ADC)：為ADC的數(shù)字電路部分提供1．8 V電壓。
40腳(AVDD_DGUARD)：為隔離數(shù)字噪聲電路連接電壓。
41腳(AVDD_DREG)：向電壓調(diào)節(jié)器核心提供2．O～3．6V電壓。
42腳(DCOUPL)：提供1．8 V的去耦電壓，此電壓不為外申路所使用。
47腳(DVDD)：為I／O端口提供2．O～3．6 V的電壓。
2.3 控制線引腳功能
10腳(RESET_N)：復(fù)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(shí)鐘輸入引腳。
22腳(RBIASl)：為參考電流提供精確的偏置電阻。
26腳(RBIAS2)：提供精確電阻，43 knΩ±1％。
32腳(RF_P)：在RX期間向LNA輸入正向射頻信號(hào)；在TX期間接收來自PA的輸入正向射頻信號(hào)。
34腳(RF_N)：在RX期間向LNA輸入負(fù)向射頻信號(hào)；在TX期間接收來自PA的輸入負(fù)向射頻信號(hào)。
43腳(P2_4／XOSC_Q2)：32．768 kHz XOSC的2．3
3? 電路典型應(yīng)用
3.1? 硬件應(yīng)用電路
CC2430芯片需要很少的外圍部件配合就能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的收發(fā)功能。圖1為CC2430芯片的一種典型硬件應(yīng)用電路。
電路使用一個(gè)非平衡天線，連接非平衡變壓器可使天線性能更好。電路中的非平衡變壓器由電容C341和電感L341、L321、L331以及一個(gè)PCB微波傳輸線組成，整個(gè)結(jié)構(gòu)滿足RF輸入／輸出匹配電阻(50 Ω)的要求。內(nèi)部T／R交換電路完成LNA和PA之問的交換。R221和R261為偏置電阻，電阻R221主要用來為32 MHz的晶振提供一個(gè)合適的工作電流。用1個(gè)32 MHz的石英諧振器(XTAL1)和2個(gè)電容(C191和C211)構(gòu)成一個(gè)32 MHz的晶振電路。用i個(gè)32．768 kHz的石英諧振器(XTAL2)和2個(gè)電容(CA41和CA31)構(gòu)成一個(gè)32．768 kHz的晶振電路。電壓調(diào)節(jié)器為所有要求1．8 V電壓的引腳和內(nèi)部電源供電，C241和C421電容是去耦合電容，用來電源濾波，以提高芯片工作的穩(wěn)定性。
3.2軟件編程
由于篇幅限制，下面僅給出在32 MHz系統(tǒng)時(shí)鐘下，用DMA向閃存內(nèi)部寫入程序的流程圖和部分源代碼。DMA向Flash寫程序流程如圖2所示。
MOV?????? DPTR，#DMACFG??????????????????? ；為DMA通道結(jié)構(gòu)設(shè)定一個(gè)帶有地址的數(shù)據(jù)指針，開始寫入DMA結(jié)構(gòu)
MOV?????? A，#SRC_HI??????????????????????? ；源數(shù)據(jù)的高位地址
MOVX??? @DPTR，A
INC???????? DPTR
MOV?????? A．#SRC_LO???????????????????????????? ；源數(shù)據(jù)的低位地址
MOVX??? @DPTR，A
INC???????? DPTR
MOV?????? A，#0DFh???????????????????????????? ；高位地址的定義
MOVX??? @DPTR．A
INC???????? DPTR
MOV?????? A．#0AFh???????????????????????????????????? ；低位地址的定義
MOVX??? @DPTR，A
INC???????? DPTR
MOV?????? A，#BLK_LEN????????????????????? ；數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度
MOVX??? @DPTR，A
INC??????? DPTR
MOV????? A，#012h???????????????????????????????? ；8位，單模式，F(xiàn)lash觸發(fā)器使用
M0VX??? @DPTR，A
INC??????? DPTR
MOV????? A，#042h?????????????????????? ；屏蔽中斷，DMA高通道優(yōu)先
MOVX??? @DPTR，A
MOV????? DMAOCFGL，#DMACFG_LO??? ；為當(dāng)前的DMA結(jié)構(gòu)設(shè)置開始地址
MOV????? DMAOCFGH，#DMACFG_HI
MOV????? DMAARM，#01h????????????????????????????? ；設(shè)置DMA的0通道
MOV????? FADDRH．#00h??????????????????????????????? ；設(shè)置閃存高位地址
MOV????? FADDRL，#01h???????????????????????????????? ；設(shè)置閃存低位地址
MOV????? FWT，#2Ah????????????????????? ；設(shè)置閃存計(jì)時(shí)
MOV????? FCTL，#02h????????????????????? ；開始向閃存寫程序
結(jié)? 語
目前，國(guó)內(nèi)外嵌入式射頻芯片中，CC2430芯片是性能最好、功能更強(qiáng)的一個(gè)。它結(jié)合了市場(chǎng)領(lǐng)先的Z-StackTMZigBeeTM協(xié)議軟件和其他Chipcon公司的軟件工具，為開發(fā)出無接口、緊湊、高性能和可靠的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品提供了便利。相信在未來幾年，它的應(yīng)用將會(huì)涉及到社會(huì)的更多領(lǐng)域。
