第三章CC2530开发板硬件资源详解

1、CC2530开发板硬件资源详解前言进行 ZigBee 无线传感器网络开发，首先，需要有相应的硬件支持（尤其是需要支持 ZigBee 协议栈的硬件） ；此外还需要相应的软件支持（最好是相应的支持 ZigBee 协议的软 件协议栈），当然，还需要下载器将程序下载到相应的硬件。本章主要讲解硬件电路方面的 设计方法。为了让大家能够更方便地学习 Zigbee ，佳杰科技打造了一套本土化的高性价比学习套 件。我们的学习平台是 IAR8.1 + Z-stack 2007 PRO ，采用 TI 公司的 CC2530F256 芯片。也 是目前国内最流行的且资料最全的 Zigbee 学习和应用方案。 配套有 Zi

2、gBee 入门与实战演 练该教程每章一个文件夹，文件夹内有教程提到的图片，程序代码，工具软件、原理图、 HEX 文件。配套面上的例程也是基于本学习平台开发的，所以可以直接下载使用，有16 个基础实验，以及 26 个组网实验。网上所谓最全的教程资料其实更本不到我的内容的1/5. 该教程包含如下内容： 第一章、 Zigbee 简介 第二章、 IAR 开发环境的搭建以及一个工程的建立实例一些工具软件的安装 第三章、 开发板硬件资源详细介绍 第四章、 16 个基础实验掌握 CC2530 第五章、 Zigbee 无线网络入门 每个实验都有协调器 终端节点的编程有些有路由器的编 写，从 0 开始编写指的是

3、从新建立一个 .C .H 一个简单的无线传输组网实验从 0 开始编写 数据收发无线组网实验从 0 开始编写 无线开关灯实验组网实现从 0 开始编写 OSAL 详细分析之 NV 操作实验从 0 开始编写 无线串口，无线聊天程序从 0 开始编写与讲解 无线数据采集网络从 0 开始编写实现空余时间睡眠功能 Zigbee 无线点对点组网实验 Zigbee 群发信息组网实验 Zigbee 组发信息组网实验 Zigbee 获得 IEEE 地址 段地址 PAN 组网实验 无线传感网络通用系统设计组网实验 太阳能供电无线传感网络组网实验 无线温度采集实验 无线电灯实验基于基本的无线收发非组网 信道质量检测实验

4、非组网实验 串口控制 LED 灯组网实验 终端自动发送数据实验 TI 官方实验 GenericAppTI 官方实验 SampleLight SampleSwitch TI 官方实验 GenericAppTI 官方实验 SampleAppTI 官方实验 SensorDemoTI 官方实验 SimpleAppTI 官方实验 SerialAppTI 官方实验 Transmit 项目实战教程目录CC2530开发板硬件资源详解 1前言 13.1.1 核心板硬件资源 23.1.1 CC2530简介 33.1.1 天线及巴伦配置电路设计 43.1.2 晶振电路设计 43.1.3 核心板原理图 53.4.2

5、ZigBee 模块天线选型 123.1 核心板硬件资源RF2530A核心板主要包括 CC2530单片机、天线接口、晶振以及 I/O扩展接口，RF2530A 核心板如图 3-1 所示。图3-1 RF2530A核心板3.1.1 CC2530简介CC2530单片机是一款完全兼容 8051内核，同时支持IEEE 802.15.4协议的曲线射频单片 机。它有3个不同的内存器访问总线：特殊功能寄存器（SFR；数据（DATA）；代码/外部数据（CORE/XDATA。CC2530单片机使用单调期访问 SFR DATA和主SRAM。当CC2530处于空闲模式时，任 何中断可以把 CC2530恢复到主动模式。某些

6、中断还可以将CC2530从睡眠模式唤醒。位于系统核心存储器交叉开关使用SFR总线将CPU DMA控制器与物理存储器和所有的外接设备连接起来。CC2530 的 Flash 容量可以选择，有 32KB、64KB、128KB、256KB,这就是 CC2530 单片 机在在线刻编程非易失性存储器，并且映射到代码和外部数据存储器空间。除了保持程序代码和常量以外，非易失性存储器允许应用程序保存必要的数据，以保证这些数据在设备重启 后可用。使用此功能，可以保存具体网络参数，当系统再次上电后就可以直接加入网络中。3.1.1天线及巴伦配置电路设计在基于ZigBee协议的曲线传感器网络构建过程中，天线以及巴伦匹配

7、电路的设计较为 重要，这涉及射频通路指标是否优良，对通信距离、系统功耗都有较大影响。天线设计可以使用 PCB天线，如倒F天线、螺旋天线等，也可以使用SMA接口的杆状天线，根据不同的应用来选择。天线及巴伦匹配电路设计如图3-2所示。GNDC1RF_NC4RF_PE1wC3GND图3-2天线及巴伦配置电路设计3.1.2晶振电路设计CC2530需要2个晶振，32MHz晶振和C?Q132.768KHZ晶振，晶振电路接口如图C?3-3所示。Q3C?丄Y?二 32MHzQ2GNDC?22丄Y?二 32.768KZ1Y?Q4GND图3-3晶振电路接口3.1.3Me>济沏輻®£-i

8、97 tn toiS o8 6 4-sP20 -u«pe2以：£q5gs gs-pfr1HuCVDD A MDD5/AVDPS0CXX2° °DOSS1°Qss曾AAAAg里g&Mpp常马>666£K314 RF2530Ne>裔茹輻®3.1.4Me>济刁 4®5.731 52B 3,5 5B3.1.5核心板资源图3-6核心板资源3.2底板硬件资源进行ZigBee无线传感器网络的开发，需要使用到相应的硬件，针对不同的传感器需要 有不同的传感器信号调理电路，在此不赘述，但是，ZigBee无线网

9、络通信部分的硬件电路时不变的，下面对其进行讲解。3.1.1电源电路设计电源电路可以采用 5V电源通过DC-DC变换器得到3.3V工作电压，此外也可以采用2节5号电池供电的方案，电源电路如图3-4所示。5VU1AS117AR-3.33.3VGhDGND图3-4电源电路3.1.2 LED电路设计LED主要用于指示电路的工作状态， 如:加入网络、网络信号良好、正在传输数据等信息, LED电路如图3-5所示。3.1.3 AD转换电路设计AD转换电路主要用于模拟传感器，通过调节滑动变阻器的阻值大小，来改变电位器电 压，可以在网络实验部分测试遥控端电路板上的AD输出电压值，AD转换电路如图3-6所示。VC

10、CR1图3-6 AD转换电路3.1.4串口电路设计串口电路主要用于实现CMOS/TTL电平到RS232电平的转换，串口电路如图3-7所示。C2VDD33VVDD33VC7 丁0.1uF=F0 2F0 3丄R1 丄R2nik nikP_2F0_3R3 10k'-RBtOOU2PL2303IXDOSC2DTR NOSC1RTS NFLLVDD 23GND FLLRXDVDD FLLri n ld ModeGND TRI STATENCGNDDSR-NVDDDCD NRESETCTS NGND3.3SHTDVDD3.3CLKDMDATADP1幼sio813a028X254K 1615图3-7

11、串口电路T1 0.1uF-8MR40.1uFC9.1uFD-D+R533R7|'VDD33VC110.1UF10K射频板接口稳压芯片3.3V12MHz晶振USb*转串口电 rSL_-铜柱固定SSEd指示灯3.1.5底板资源全部10 口外接 仿真器下载接口用户按键USB转串口接口DC电池供电接口复位按键DC电源开关其他介绍:图3-8硬件资源任何传输线都有损耗， 也就是反射。解决办 法是最大可能的匹配 连接、减小距离，采 用直线传输。PCR铜皮廿电率介质介电常数 ZMGlb的频率板子厚度共同决 定了布线的宽度大约是2伽， 而大多数采用20mil布线的模块 信号几乎衰减75%左右的功率质量保

12、证26mmX26mm小面积的PCB设计普通的排针接口倒F天线从20多种仿真设计中挑选得到爛raw任何传输线都有损耗. 也就是反射。解决办 法是最人可能的匹配 连接、减小距离，采 用直线传输。PCB铜皮Y电率，介质介电箱数 2.4GHz的频率板子厚度共冋决 定了布线的宽度人约是2 7mu, 而大多数采用20mil布线的模块 信号儿乎衰减75%左右的功率3.3本章小结本章主要讲解了 ZigBee无线传感器网络的硬件构成，给出了具体的硬件电路，在具体 项目开发过程中，读者需要结合自己系统所需的硬件资源进行设计。3.4扩展阅读之天线基本理论作为无线通信系统中的一个关键部件， 天线主要是用来辐射或接收电

13、磁波， 因此可以将 天线看成是无线电磁波的出口与入口， 是一种导行波与自由空间波之间的转换器件。 对于发 射机，高频电流经过馈线送到发射天线， 发射天线将高频电流变换成电磁波， 向规定的方向 发射出去；而对于接收机，则是将来自一定方向的电磁波转换为高频电流， 通过馈线送入接 收机的输入回路。3.4.1天线的一些基本参数为了表征天线的电特性，需要使用方向图、输入阻抗、驻波系数、增益、带宽和极化等 特性参量对天线进行表述。下面对各个特性参量进行了简单解释，以便读者对于天线理论有一个基本的认识。1）辐射方向图 天线辐射的功率在有些方向上大，有些方向上小，而这种表示辐射功率大小在空间的分布图， 就称为

14、天线的辐射方向图。 在工程上一般采用两个相互正 交的主平面上的方向图来表示天线的方向性，通常称为E面和H面（E面指的是通过天线最大辐射方向并平行于电场矢量的平面，H面是通过天线最大辐射方向并垂直于E面的平面）。不同形式的天线，其方向图也不相同；对于同样的一幅天线，其E面和H面方向图也不相同。如对于半波天线，其E面方向图为八字形，而 H面方向图为圆形。2）输入阻抗天线的输入阻抗指的是天线输入端电压与输入端电流的比值，输入阻抗的大小表征了天线与发射机或接收机的匹配状况。3）驻波系数主要用来表征天线与馈线匹配状况，通过它的大小可以计算从天线反射回发射机或接收机的功率多少。4）增益在相同的输入功率下，天线在某方向某点产生的场强平方与点源天线在同方向同一点产生场强平方的比值，表征了天线集中辐射的程度。5) 带宽电性能下降到容许值的频率范围称为天线的带宽， 因此有驻波带宽、 方向图带宽、圆极化轴比带宽等，一般情况下带宽指驻波带宽。6) 极化用来描