摘  要：CC2430芯片是Chipcon公司生產的首款符合zigBee技術的2．4 GHz射頻系統(tǒng)單芯片。適用于各種zigBee或類似zigBee的無線網絡節(jié)點，包括調諧器、路由器和終端設備。文中介紹CC2430芯片的主要特點和引腳功能，以及典型應用電路。

關鍵詞：CC2430芯片  射頻芯片  zigBee

引  言

    ZigBee采用IEEE802．15．4標準，利用全球共用的公共頻率2．4 GHz，應用于監(jiān)視、控制網絡時，其具有非常顯著的低成本、低耗電、網絡節(jié)點多、傳輸距離遠等優(yōu)勢，目前被視為替代有線監(jiān)視和控制網絡領域最有前景的技術之一。

    CC2430芯片以強大的集成開發(fā)環(huán)境作為支持，內部線路的交互式調試以遵從IDE的IAR工業(yè)標準為支持，得到嵌入式機構很高的認可。它結合Chipcon公司全球先進的zigBee協(xié)議棧、工具包和參考設計，展示了領先的ZigBee解決方案。其產品廣泛應用于汽車、工控系統(tǒng)和無線感應網絡等領域，同時也適用于zigBee之外2．4 GHz頻率的其他設備。

1 CC2430芯片的主要特點

    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)，具有128KB可編程閃存和8 KB的RAM，還包含模擬數字轉換器(ADC)、幾個定時器(Timer)、AES一128協(xié)同處理器、看門狗定時器(Watchdog-timer)、32 kHz晶振的休眠模式定時器、上電復位電路(Power-0n-Reset)、掉電檢測電路(Brown—out—detection)，以及21個可編程I／O引腳。

   
     CC2430芯片采用O．18μm CMOS工藝生產，工作時的電流損耗為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的休眠模式和轉換到主動模式的超短時間的特性，特別適合那些要求電池壽命

非常長的應用。

    CC2430芯片的主要特點如下：

◆高性能和低功耗的8051微控制器核。

◆集成符合IEEE802．15．4標準的2．4 GHz的RF無線電收發(fā)機。

◆優(yōu)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(tǒng)；在待機模式時少于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)。

◆數字化的RSSI／LQI支持和強大的DMA功能。

◆具有電池監(jiān)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(xié)處理器。

◆帶有2個強大的支持幾組協(xié)議的USART，以及l個符合IEEE 802．15．4規(guī)范的MAC計時器，1個常規(guī)的16位計時器和2個8位計時器。

◆強大和靈活的開發(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個可使用的位。通過軟件設定一組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：

◆可設置為通常的I／O口，也可設置為外圍I／0口使用。

◆在輸入時有上拉和下拉能力。

◆全部21個數字I／O口引腳都具有響應外部的中斷能力。如果需要外部設備，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)：具有4 mA輸出驅動能力。

8，9腳(P1_0，P1_1)；具有20 mA的驅動能力。

11～18腳(PO_0～PO_7)：具有4 mA輸出驅動能力。

43，44，45，46，48腳(P2_4，P2_3，P2_2，P2_1，P2_0)；具有4 mA輸出驅動能力。

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)：為預定標器、Div-2和LO緩沖器提供1．8 V的電壓。

    31腳(AVDD_RFl)：為LNA、前置偏置電路和PA提供1．8 V的電壓。

33腳(TXRX_SWlTCH)：為PA提供調整電壓。

35腳(AVDD_SW)：為LNA／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的數字電路部分提供1．8 V電壓。

    40腳(AVDD_DGUARD)：為隔離數字噪聲電路連接電壓。

    41腳(AVDD_DREG)：向電壓調節(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(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；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

3  電路典型應用

3.1  硬件應用電路

CC2430芯片需要很少的外圍部件配合就能實現信號的收發(fā)功能。圖1為CC2430芯片的一種典型硬件應用電路。

電路使用一個非平衡天線，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PCB微波傳輸線組成，整個結構滿足RF輸入／輸出匹配電阻(50 Ω)的要求。內部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的晶振提供一個合適的工作電流。用1個32 MHz的石英諧振器(XTAL1)和2個電容(C191和C211)構成一個32 MHz的晶振電路。用i個32．768 kHz的石英諧振器(XTAL2)和2個電容(CA41和CA31)構成一個32．768 kHz的晶振電路。電壓調節(jié)器為所有要求1．8 V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)時鐘下，用DMA向閃存內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

MOVX    @DPTR．A

INC         DPTR

MOV       A．#0AFh                                     ；低位地址的定義

MOVX    @DPTR，A

INC         DPTR

MOV       A，#BLK_LEN                      ；數據的長度

MOVX    @DPTR，A

INC        DPTR

MOV      A，#012h                                 ；8位，單模式，Flash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    ；為當前的DMA結構設置開始地址

MOV      DMAOCFGH，#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

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-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絡產品提供了便利。相信在未來幾年，它的應用將會涉及到社會的更多領域。