CC2430芯片简介.doc

CC2430芯片简介CC2430CC2431是芯片巨人TI公司收购无线单片机公司CHIPCON后推出的全新概念新一代ZigBee无线单片机系列芯片。CC2430是一款真正符合IEEE802.15.4标准的片上SOC ZigBee产品。CC2430除了包括RF收发器外，还集成了加强型8051MCU、3264128 KB的Flash内存、8 KB的RAM、以及ADC、DMA、看门狗等。CC2430可工作在2.4 GHz频段，采用低电压(2.03.6 V)供电且功耗很低(接收数据时为27 mA，发送数据时为25 mA)，其灵敏度高达-91 dBm、最大输出为+0.6 dBm、最大传送速率为250 kbps。CC2430的外围元件数目很少，它使用一个非平衡天线来连接非平衡变压器，以使天线性能更加出色。电路中的非平衡变压器由电容C309、C311和电感L301、L302、L303组成，整个结构可满足RF输入输出匹配电阻(50 )的要求。内部TR交换电路用于完成LNA和PA之间的交换。R200、R201为偏置电阻，其中R200主要用于为32 MHz的晶体振荡器提供合适的工作电流，通过R201可为芯片内部射频部分提供精密电流参考源。选用一只32 MHz的石英谐振器和两只电容(C210、C211)可以构成32 MHz晶体振荡器电路。芯片内部的电压稳压器可为所有1.8 V电压的引脚和内部电源供电，C214、C209、C200等为去耦电容，主要用于电源滤波，以提高芯片的工作稳定性。CC2430芯片的主要特点如下：内含高性能和低功耗的8051微控制器核；集成有符合IEEE802.15.4标准的2.4 GHz的RF无线电收发机；具有优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰能力。休眠模式时仅0.9A的流耗，可用外部中断或RTC唤醒系统：待机模式时的电流消耗少于0.6A，也可以用外部中断唤醒系统；硬件支持CSMACA功能；具有较宽的电压范围(2.03.6 V)；具有数字化的RSSILQI支持和强大的DMA功能；具有电池监测和温度感测功能；内部集成有14位模数转换的ADC；集成有AES安全协处理器；带有2个可支持几组协议的USART，以及1个符合IEEE 802.15.4规范的MAC计时器。同时带有1个常规16位计时器和2个8位计时器。具有强大和灵活的开发工具。基于射频芯片CC2430的ZigBee无线传感器网络节点的设计一、引言ZigBee2是一种基于IEEE802.15.4规范的无线技术。它具有在802.15.4规范上创建的安全和应用层接口、工作于免授权的2.4GHz频段、以年计算的超低电池寿命、极大可伸缩的网络和星型网络拓扑（每个主设备可支持4万多个节点）等诸多优点，在国防军事、工业控制、消费性电子设备等领域有很大的发展空间3。RF CC2430芯片4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，得到嵌人式机构很高的认可。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、工控系统和无线传感器网络等领域，同时也适用于ZigBee之外2. 4GHz频率的其他设备。二、硬件设计1、芯片无线收发模块内部结构CC2430芯片的内部结构如图1所示。天线接收的射频信号经过低噪声放大器和I/Q下变频处理后，中频信号只有2MHz，此混合I/Q信号经过滤波、放大、AD变换、自动增益控制、数字解调和解扩，最终恢复出传输的正确数据。图1 CC2430芯片内部结构发射机部分基于直接上变频。要发送的数据先被送入128字节的发送缓存器中，头帧和起始帧是通过硬件自动产生的。根据TEEE 802.15.4标准，所要发送的数据流的每4个比特被32码片的扩频序列扩频后送到DA变换器。然后，经过低通滤波和上变频的混频后的射频信号最终被调制到2.4GHz，并经过放大后经发射天线发射出去。2、系统硬件设计传感器节点一般由数据采集单元、数据处理单元和数据传输单元以及电源管理单元等模块组成5。节点硬件结构由图2所示。微处理器ATmega128通过SPI总线和一些离散控制信号与RF收发芯片CC2430进行通信。图2 传感器网络节点组成框图CC2430外围电路如图3所示。CC2430内部使用1.8V工作电压，适合于电池供电的设备，外部数字I/O接口使用3.3V电压，这样可以保持和3.3V逻辑器件的兼容型。它在片上集成了一个自流稳压器，能够把3.3V电压转化成1.8V电压。这样对于只有3.3 V电源的设备，不需要额外的电压转换电路就能正常工作。图3 CC2430芯片外围电路CC2430射频信号的收发采用差分方式进行传输，其最佳差分负载是 ，阻抗匹配电路应该根据这个数值进行调整。如果使用单端天线则需要使用平衡/非平衡阻抗转换电路（BALLUN，巴伦电路），以达到最佳收发效果。CC2430需要有16MHz的参考时钟用于250kbps数据的收发。这个参考时钟可以来自外部时钟源，也可以使用内部晶体振荡器产生。如果使用外部时钟，直接从XOSC16-Q1引脚引入，XOSC16-Q2保持悬空;如果使用内部晶体振荡器，晶体接在XOSC16-Q1和XOSC16_Q2引脚之间。CC2430要求时钟源的精度应该在 以内。三、软件设计按照硬件电路设计，系统软件编程的基本思路6是：先对SPI端口、CC2430控制端口初始化;使能SPI端口、UART端口和ADC;对CC2430芯片初始化;开启接收机后，就可以运行任务程序，实现接收或发送数据。发送和接收程序流程图如图4和图5所示。图4 发送程序流程图 图5 接收程序流程图无线通信协议是软件中的一个重要问题，因为它自接关系到节点的性能。因此，在链路层，设计了一个简化的CSMA/CA协议，即任何节点在发送之前必须进行一段随机时间的侦听，在确认目前没有别的节点在进行数据传输时才进行数据发送，收发双方通过三次握手来交换数据。在系统空闲时，关闭侦听功能，以尽可能降低功耗。当然，这种协议存在着隐含节点以及侦听时的功耗损失等问题，但在一定的节点数量范围内还是很有效的。在网络层协议上，采用了简化的IPv6路由协议7，之所以采用IPv6，是考虑到IPv6的巨大的地址空间、邻居发现功能、安全性好等优良特性。四、结束语Smart RF CC2430是一款符合ZigBee技术的高集成度商业用射频收发器件，其MAC层和PHY层协议符合802.15.4规范，工作于免授权的2. 4GHz频段。利用此芯片开发的无线传感器网络节点成本低、功耗小，适用于电池长期供电。具有硬件加密、安全可靠、组网灵活、抗毁性强等特点，为无线传感网络的广泛应用提供了理想的解决方案。达泰 基于CC2430的Zigbee开发套件 DTD243A_Demo产品简介：Zigbee 是一种用于控制和监视各种系统的短距离、低速率及低功耗的无线网络技术。以美国Ti公司CC2430芯片为代表的 Zigbee SOC解决方案在国内高校企业掀起了一股Zigbee技术应用的热潮。因为CC2430集成了51单片机核，用C51语言编写程序，所以相比于众多的Zigbee芯片，CC2430颇受青睐。开发套件包括由专业人士精心设计的Zigbee产品开发模板、完整的原理图、协议栈及例程源码。详细介绍： 掌握Zigbee全套技术，只需1200元Zigbee 是一种用于控制和监视各种系统的短距离、低速率及低功耗的无线网络技术。以美国Ti公司CC2430芯片为代表的 Zigbee SOC解决方案在国内高校企业掀起了一股Zigbee技术应用的热潮。因为CC2430集成了51单片机核，用C51语言编写程序，所以相比于众多的Zigbee芯片，CC2430颇受青睐。开发套件包括由专业人士精心设计的Zigbee产品开发模板、完整的原理图、协议栈及例程源码。 型 号: DTD243A_Demo关键词：Zigbee、CC2430、2.4GHz、无线传感器网络、协调器、节点 简 介针对CC2430/CC2431芯片的Zigbee开发套件可与IAR for MCS-51 集成开发环境无缝连接，操作方便、连接方便、简单易学，是学习开发Zigbee终端最好最实用的开发工具。通过USB接口连接电脑，具有代码高速下载，在线调试，断点、单步、变量观察，寄存器观察等功能，实现对CC2430/CC2431系列无线单片机实时在线仿真、调试。该开发套件模板能够协助初学者和设计人员快速评估及进行多种Zigbee应用开发，熟悉掌握硬件原理和协议栈。 特 征 应 用 与IAR MCS-51集成开发环境无缝连接的仿真器 支持内核为C8051的CC2430/CC2431 ISM 频段240