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基于ZigBee技术的射频芯片CC2430

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基于ZigBee技术的射频芯片CC2430

　　基于ZigBee技术的射频芯片CC2430

甲基化芯片技术,攻克芯片技术,前苏联芯片技术　　结 语 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 Z-StackTMZigBeeTM 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。

　　甲基化芯片技术,攻克芯片技术,前苏联芯片技术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 0．9μA 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 μA 的流耗，外部的中断能唤醒系统。 ◆硬件支持 CSMA／CA 功能。 ◆较宽的电压范围(2．O～3．6 V)。 ◆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 l 个符合 IEEE 802．15．4 规范的 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 mm×7mm 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 I／O 端口线 个可编程的 I／O 口引脚，P0、Pl 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。

　　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 Z  StackTM 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。

　　图 2DMA 向 Flash 写程序流程 3.2 软件编程 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 A,#SRC_HI ；源数据的高位地址

　　摘 要：CC2430 芯片是 Chipcon 公司生产的首款符合 zigBee 技术的 2．4 GHz 射频系统单芯片。适用于各种 zigBee 或类似 zigBee 的无线网络节点，包括调谐 器、路由器和终端设备。文中介绍 CC2430 芯片的主要特点和引脚功能，以及典 型应用电路。 关键词：CC2430 芯片 射频芯片 关键词 zigBee

　　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，同时也适用于 zigBee 之外 2．4 GHz 频率的其他设备。

　　摘要：CC2430 芯片是 Chipcon 公司生产的首款符合 ZigBee 技术的 2.4 GHz 射频 系统单芯片。适用于各种 ZigBee 或类似 ZigBee 的无线网络节点，包括调谐器、 路由器和终端设备。文中介绍 CC2430 芯片的主要特点和引脚功能，以及典型应 用电路。 关键词：CC2430 芯片 射频芯片 ZigBee 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（Watchdog  timer）、32 kHz 晶振的休眠 模式定时器、上电复位电路(Power  On  Reset)、掉电检测电路(Brown  out  detection)，以及 21 个可编程 I/O 引脚。 CC2430 芯片采用 0.18 μm 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 μA 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 μA 的流耗，外部的中断能唤醒系统。 ◆ 硬件支持 CSMA/CA 功能。 ◆ 较宽的电压范围（2.0～3.6 V）。 ◆ 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。

　　3.2 软件编程 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。

　　◆可设置为通常的 I／O 口，也可设置为外围 I／0 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。 1～6 脚(P1_2～P1_7)：具有 4 mA 输出驱动能力。 8，9 脚(P1_0，P1_1)；具有 20 mA 的驱动能力。 11～18 脚(PO_0～PO_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。

　　◆ 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 规范的 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 mm×7mm 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 I/O 端口线 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。 1～6 脚（P1_2～ P1_7）： 具有 4 mA 输出驱动能力。 8，9 脚（P1_0，P1_1）： 具有 20 mA 的驱动能力。 11～18 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 脚（DVDD）： 为 I/O 提供 2.0～3.6 V 工作电压。 20 脚（AVDD_SOC）： 为模拟电路连接 2.0～3.6 V 的电压。 23 脚（AVDD_RREG）： 为模拟电路连接 2.0～3.6 V 的电压。 24 脚（RREG_OUT）： 为 25，27～31，35～40 引脚端口提供 1.8 V 的稳定 电压。 25 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、Div  2 和 LO 缓冲器提供 1.8 V 的电压。

　　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 CC 2430 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／输出匹配电阻(50 Ω)的要求。内部 T／R 交换电路 完成 LNA 和 PA 之问的交换。R221 和 R261 为偏置电阻，电阻 R221 主要用来为 3 2 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 i 个 32．768 kHz 的石 英谐振器(XTAL2)和 2 个电容(CA41 和 CA31)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。

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