各种芯片特性对比

1、先简单的将各种无线收发芯片做个对比，然后从中选出一个较为合适的芯片在详细与CC2540蓝牙芯片作对比。表1 各种无线收发芯片对比 根据上表各种芯片的性能对比，结合一些实际因素，在这些芯片中我们初步认为nRF2401无线收发一体芯片比较适合。因为其与蓝牙芯片一样都是工作在2.4GHz 自由频段。为此我们在下面将进一步将其与CC2540蓝牙芯片做进一步的对比，然后从两者中选出一个更为合适的芯片。下面我们将对比nRF24l01芯片与CC2540蓝牙芯片的优缺点表2 CC2540与nRF24L01芯片对比 CC2540芯片简介： 图1 CC2540引脚图从上图可知，CC2540芯片共有40个引脚，全部

2、引脚可分为I/O端口线引脚、电源线引脚和控制线引脚三类。I/O端口线引脚：CC2540有19个可编程的I/O引脚，p0、p1口是完全的8位口，p2口只有3个可以使用的位。I/O端口的关键特性：（1）可设置为通常的I/O口，也可设置为外围I/O口使用； （2）在输入时有上拉和下拉能力；（3）19个数字I/O口引脚都具有响应外部的中断能力。如果需要外部中断，可对I/O口引脚产生中断，同时外部的中断事件也可能被用来唤醒休眠模式。（4）1219脚（即P0_0P0_7）:具有4mA 输出驱动能力； 9/11脚（即P1_0P1_1）：具有20mA 输出驱动能力； 58脚（P1_2P1_5）、3436脚（P

3、2_0P2_2）、3738脚（P1_6P1_7）:具有4mA 输出驱动能力。 表4 控制线引脚功能 用CC2540芯片设计的蓝牙模块系统框图如图2所示 图2 蓝牙模块系统框图从图2可以看出外围电路设计的设计主要围绕主控芯片CC2540核心芯片进行设计。外围电路主要包括两个时钟、电源电路、阻抗匹配电路、通信接口电路、天线等。片内供压方式:1.8V的稳压器外加去耦电容；现实中可以用40号管脚外加1f的电容来实现。两时钟电路中，一个时钟电路用工作频率为32.768kHz 的石英晶振和两个均为15pF 的电容实现，石英晶振接芯片管脚 33 和 32，另一个时钟电路由一个工作频率为32MHz 的石英晶振

4、和两个分别为 22pF 和 12pF 的电容实现，32MHz 的石英晶振接芯片管脚 22 和23。其实物图如下图所示 图3 CC2540蓝牙模块nRF24L01 芯片简介 图 4 nRF24l01 内部结构原理及管脚 表 5 nRF2401 管脚功能 管脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 名称 CE DR2 CLK2 DOUT2 CS DR1 CLK1 DATA DVDD VSS XC2 XC1 VDD_PA ANT1 ANT2 VSS_PA VDD VSS 管脚功能 数字输入 数字输出 数字输入/输出 数字输出 数字输入 数字输出 数

5、据输入/输出 数字输入/输出 功率 功率 模拟输出 模拟输入 功率输出 射频 射频 功率 功率 功率 备注 用于激活芯片的接受或发送模式 数据通道 2 接收数据准备好输出，表示可以接受数据 接收数据通道的时钟输出/输入 接收数据通道 2 的输出 片选用于激活配置模式 该脚输出可用于表示数据通道 1 接收数据准备好 在数据通道 1 的 3-线接口发送时钟输入和接收的时钟输出/输入 接收通达 1/发送数据输入/3-线接口 数字电源正端，使用时应退耦 接地（0V） 晶振接入端 晶振接入端 功率放大器电源端 天线接口 1 天线接口 2 接地（0V） +3V DC 电源端 接地（0V） 19 20 21

6、 22 23 24 IREF VSS VDD VSS PWR_UP VDD 模拟输入 功率 功率 功率 数字输入 功率 参考电流输入端 接地（0V） +3V DC 电源端 接地（0V） 功率上限 +3V DC 电源端 nRF24L01 其实物如下图 图 5 nRF24l01 无线模块 用 nRF24l01 芯片设计无线收发系统主要包括四部分： 射频收发部分、 单片机控制部分、 接口电路和电源部分 nRF 与 CC2540 蓝牙芯片的比较结果 （1）硬件方面 CC2540 方案：一般由多个芯片组成，即由 PLL,发射接收处理，基带处理等多个芯片 组成，所以硬件相对 nRF 复杂一点，不过总体来说

7、外围电路实现还是不是那么困难。 nRF 方案：只需要数个外围元件。 （2）接口方式 CC2540 对时序要求比较严格。 nRF 需要与单片机 SPI 或 I/O 连接。 （3）编程 CC2540:通信协议和软件堆栈比较复杂， 不过 CC2540 内部已经集成了低功耗蓝牙协议 栈和基本软件，所以使用起来简单方便。 nRF：提供了实用化的源代码，使编程相对方便一点 （4）功耗 因 CC2540 有 3 中功率模式，且模式之间切换时间短、方便。所以功耗比较低。 结论： 通过以上性能比较。个人比较倾向于使用 CC2540 蓝牙芯片。首先 CC2540 芯片属于低 功耗芯片，而且还是一个真正意义上的片上

8、系统，并且显著降低了成本和物理尺寸。从上面 的表格可以看出 CC2540 各种模式下的功耗电流都特别小，使用寿命长久，所以比较符合我 们要求的低功耗设计。 而且其还支持固件升级， 可在片上存储数据， 其灵活性将不断地提高， 同时由于 CC2540 芯片集成了低功耗蓝牙协议栈， 具有基本的软件， 这样使用起来比较方便。 CC2540 芯片还内置了微控制处理器，相比于 nRF2401 性能更好一点。综合考虑，个人认为 CC2540 更适合我们所需。 蓝牙天线的类型： （1）倒 F 型天线 顾名思义，倒 F 型天线因其结构与倒置的英文字母 F 相似而得名。如图 5 所示。其中 （L+H）只有四分之一

9、波长而且在其结构中已经包含有接触地金属面，可以降低对模块中接 地金属米难的敏感度，所以非常适合用在蓝牙模块装置中。另外一方面，由于倒 F 型天线 只需要利用金属导体配合适当的馈线及天线短路到接地面的位置， 故其制作成本低， 而且可 以直接与 pcb 电路板焊接在一起，一体化设计。 图 5 倒 F 型天线 优点：结构简单、重量轻、可共形、制造成本低、辐射效率高、容易实现多频段工作 等。 （2）曲流型天线 因其长度比较难以确定，长度一般比四分之一波长稍长。 （3）陶瓷天线 陶瓷天线是另外一种适合于蓝牙装置使用的小型化天线。陶瓷天线的种类分为块状陶 瓷天线和多层陶瓷天线。 块状天线是使用高温将整块陶

10、瓷体一次烧结完成后再将天线的金属 部分印在陶瓷块的表面上。 多层天线烧制采用低温共烧的方式讲多层陶瓷迭压对位后再以高 温烧结， 所以天线的金属导体可以根据设计需要印在每一层陶瓷介质层上， 如此一来可以有 效缩小天线尺寸，并能达到隐藏天线目的。由于陶瓷本身介电常数较 pcb 电路板高，所以使 用陶瓷天线能有效缩小天线尺寸， 在介电损耗方面， 陶瓷介质也比 pcb 电路板的介电损失小， 所以非常适合低耗电率的的蓝牙模块中使用。 陶瓷天线尺寸一般 1210 封装相当， 效果要强 于板载天线。使用亦比较方便，一般有 ANT 接入脚和地脚，在 pcb 设计时，天线周围要净 空就可以了，特别注意不能敷铜。 （4）2.4G 棒状天线 该天线体积大，但传输距离较其他天线要好。 上述四种天线类型都是比较常用的， 但在此次无线蓝牙模块设计中， 个人比较倾向