CC2430是一顆真正的系統(tǒng)芯片(SoC)CMOS解決方案。這種解決方案能夠提高性能并滿足以ZigBee為基礎(chǔ)的2.4GHz?ISM波段應(yīng)用,及對低成本,低功耗的要求。它結(jié)合一個(gè)高性能2.4GHz?DSSS(直接序列擴(kuò)頻)射頻收發(fā)器核心和一顆工業(yè)級小巧高效的8051控制器。?CC2430的設(shè)計(jì)結(jié)合了8Kbyte的RAM及強(qiáng)大的外圍模塊,并且有3種不同的版本,他們是根據(jù)不同的閃存空間32,64和128kByte來優(yōu)化復(fù)雜度與成本的組合。
CC2430的尺寸只有7×7mm?48-pin的封裝,采用具有內(nèi)嵌閃存的0.18μm?CMOS標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。這可實(shí)現(xiàn)數(shù)字基帶處理器,RF、模擬電路及系統(tǒng)存儲器整合在同一個(gè)硅晶片上。
針對協(xié)議棧,網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用軟件的執(zhí)行對MCU處理能力的要求,CC2430包含一個(gè)增強(qiáng)型工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的8位8051微控制器內(nèi)核,運(yùn)行時(shí)鐘32MHz。由于更快的執(zhí)行時(shí)間和通過除去被浪費(fèi)掉的總線狀態(tài)的方式,使得使用標(biāo)準(zhǔn)8051指令集的CC2430增強(qiáng)型8051內(nèi)核,具有8倍的標(biāo)準(zhǔn)8051內(nèi)核的性能。
CC2430包含一個(gè)DMA控制器。8k字節(jié)靜態(tài)RAM,其中的4k字節(jié)是超低功耗SRAM。32k,64k或128k字節(jié)的片內(nèi)Flash塊提供在電路可編程非易失性存儲器。
CC2430集成了4個(gè)振蕩器用于系統(tǒng)時(shí)鐘和定時(shí)操作:一個(gè)32MHz晶體振蕩器,一個(gè)16MHz?RC-振蕩器,一個(gè)可選的32.768kHz晶體振蕩器和一個(gè)可選的32.768kHz?RC?振蕩器。
CC2430也集成了用于用戶自定義應(yīng)用的外設(shè)。一個(gè)AES協(xié)處理器被集成在CC2430,以支持IEEE802.15.4?MAC?安全所需的(128位關(guān)鍵字)AES的運(yùn)行,以實(shí)現(xiàn)盡可能少的占用微控制器。
中斷控制器為總共18個(gè)中斷源提供服務(wù),他們中的每個(gè)中斷都被賦予4個(gè)中斷優(yōu)先級中的某一個(gè)。調(diào)試接口采用兩線串行接口,該接口被用于在電路調(diào)試和外部Flash編程。I/O控制器的職責(zé)是21個(gè)一般I/O口的靈活分配和可靠控制。
CC2430包括四個(gè)定時(shí)器:一個(gè)16位MAC定時(shí)器,用以為IEEE802.15.4的CSMA-CA算法提供定時(shí)以及為IEEE802.15.4的MAC層提供定時(shí)。一個(gè)一般的16位和兩個(gè)8位定時(shí)器,支持典型的定時(shí)/計(jì)數(shù)功能,例如,輸入捕捉、比較輸出和PWM功能。
CC2430內(nèi)集成的其他外設(shè)有:
實(shí)時(shí)時(shí)鐘;上電復(fù)位;8通道,8-14位ADC;可編程看門狗;兩個(gè)可編程USART,用于主/從SPI或UART操作。
為了更好的處理網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用操作的帶寬,CC2430集成了大多數(shù)對定時(shí)要求嚴(yán)格的一系列IEEE802.15.4?MAC協(xié)議,以減輕微控制器的負(fù)擔(dān)。這包括:
*?自動前導(dǎo)幀發(fā)生器
*同步字插入/檢測
*?CRC-16校驗(yàn)
*?CCA
*?信號強(qiáng)度檢測/數(shù)字RSSI
*?連接品質(zhì)指示(LQI)
*CSMA/CA協(xié)處理器
3收發(fā)器編輯
CC2430的接收器是基于低-中頻結(jié)構(gòu)之上的,從天線接收的RF信號經(jīng)低噪聲放大器放大并經(jīng)下變頻變?yōu)?MHz的中頻信號。中頻信號經(jīng)濾波、放大,在通過A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號。自動增益控制,信道過濾,解調(diào)在數(shù)字域完成以獲得高**度及空間利用率。集成的模擬通道濾波器可以使工作在2.4GHz?ISM波段的不同系統(tǒng)良好的共存。
在發(fā)射模式下,位映射和調(diào)制是根據(jù)IEEE?802.15.4的規(guī)范來完成的。調(diào)制(和擴(kuò)頻)通過數(shù)字方式完成。被調(diào)制的基帶信號經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器再由單邊帶調(diào)制器進(jìn)行低通濾波和直接上變頻變?yōu)樯漕l信號。最終,高頻信號經(jīng)過片內(nèi)功率放大器放大以達(dá)到可設(shè)計(jì)的水平。
射頻的輸入輸出端口是獨(dú)立的,他們分享兩個(gè)普通的PIN引腳。CC2430不需要外部TX/RX開關(guān),其開關(guān)已集成在芯片內(nèi)部。芯片至天線之間電路的構(gòu)架是由平衡/非平衡器與少量低價(jià)電容與電感所組成。可替代的,一個(gè)平衡式天線,如對折式偶極天線也是可以實(shí)現(xiàn)上述功能的。集成在內(nèi)部的頻率合成器可去除對環(huán)路濾波器和外部被動式壓控振蕩器的需要。晶片內(nèi)置的偏壓可變電容壓控振蕩器工作在一倍本地振蕩頻率范圍,另搭配了二分頻電路,以提供四相本地振蕩信號給上、下變頻綜合混頻器使用。
4主要特點(diǎn)編輯
CC2430?芯片延用了以往CC2420?芯片的架構(gòu),在單個(gè)芯片上整合了ZigBee?射頻(RF)
前端、內(nèi)存和微控制器。它使用1?個(gè)8?位MCU(8051),具有128?KB?可編程閃存和8?KB
的RAM,還包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)、幾個(gè)定時(shí)器(Timer)、AES128?協(xié)同處理器、看門
狗定時(shí)器(Watchdog? timer)、32?kHz?晶振的休眠模式定時(shí)器、上電復(fù)位電路(Power? On
Reset)、掉電檢測電路(Brown? out? detection),以及21?個(gè)可編程I/O?引腳。
CC2430?芯片采用0.18?μm?CMOS?工藝生產(chǎn);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(zhuǎn)換到主動模式的超短時(shí)間的特性,特別適合那
些要求電池壽命非常長的應(yīng)用。
◆?高性能和低功耗的8051?微控制器核。
◆?集成符合IEEE802.15.4?標(biāo)準(zhǔn)的2.4?GHz?的?RF?無線電收發(fā)機(jī)。
◆?優(yōu)良的無線接收靈敏度和強(qiáng)大的抗干擾性。
◆?在休眠模式時(shí)僅0.9?μA?的流耗,外部的中斷或RTC?能喚醒系統(tǒng);在待機(jī)模式時(shí)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(2.0~3.6?V)。
◆?數(shù)字化的RSSI/LQI?支持和強(qiáng)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(shù)轉(zhuǎn)換的ADC。
◆?集成?AES?安全協(xié)處理器。
◆?帶有?2?個(gè)強(qiáng)大的支持幾組協(xié)議的USART,以及1?個(gè)符合IEEE?802.15.4?規(guī)范的MAC
計(jì)時(shí)器,1?個(gè)常規(guī)的16?位計(jì)時(shí)器和2?個(gè)8?位計(jì)時(shí)器。
◆?強(qiáng)大和靈活的開發(fā)工具。
5引腳功能編輯
CC2430?芯片采用7?mm×7mm?QLP封裝,共有48?個(gè)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。
6端口線編輯
CC2430?有21?個(gè)可編程的I/O?口引腳,P0、P1?口是完全的8?位口,P2?口只有5?個(gè)可使
用的位。通過軟件設(shè)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(jì)時(shí)器或USART?部件的外圍設(shè)備I/O?口使用。
I/O?口有下面的關(guān)鍵特性:
◆?可設(shè)置為通常的I/O?口,也可設(shè)置為外圍I/O?口使用。
◆?在輸入時(shí)有上拉和下拉能力。
◆?全部?21?個(gè)數(shù)字I/O?口引腳都具有響應(yīng)外部的中斷能力。如果需要外部設(shè)備,可對I/O
口引腳產(chǎn)生中斷,同時(shí)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(qū)動能力。
8,9?腳(P1_0,P1_1):?具有?20?mA?的驅(qū)動能力。
11~18?腳(P0_0?~P0_7):?具有?4?mA?輸出驅(qū)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(qū)動能力。
7電源線編輯
7?腳(DVDD):?為?I/O?提供2.0~3.6?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_IF1?):?為接收器波段濾波器、模擬測試模塊和VGA?的**部分電路提
供1.8?V?電壓。
27?腳(AVDD_CHP):?為環(huán)狀濾波器的**部分電路和充電泵提供1.8?V?電壓。
28?腳(VCO_GUARD):?VCO?屏蔽電路的報(bào)警連接端口。
29?腳(AVDD_VCO):?為VCO?和PLL?環(huán)濾波器**部分電路提供1.8?V?電壓。
30?腳(AVDD_PRE):?為預(yù)定標(biāo)器、Div? 2?和LO?緩沖器提供1.8?V?的電壓。
31?腳(AVDD_RF1):?為LNA、前置偏置電路和PA?提供1.8?V?的電壓。
33?腳(TXRX_SWITCH):?為PA?提供調(diào)整電壓。
35?腳(AVDD_SW):?為LNA/PA?交換電路提供1.8?V?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**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(shù)字電路部分提供1.8?V?電壓。
40?腳(AVDD_DGUARD):?為隔離數(shù)字噪聲電路連接電壓。
41?腳(AVDD_DREG):?向電壓調(diào)節(jié)器核心提供2.0~3.6?V?電壓。
42?腳(DCOUPL):?提供1.8?V?的去耦電壓,此電壓不為外電路所使用。
47?腳(DVDD):?為I/O?端口提供2.0~3.6?V?的電壓。
2.3?控制線引腳功能
10?腳(RESET_N):?復(fù)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(shí)鐘輸入引腳。
22?腳(RBIAS1):?為參考電流提供**的偏置電阻。
26?腳(RBIAS2):?提供**電阻,43?kΩ,±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(fù)向射頻信號;在TX?期間接收來自PA?的輸
入負(fù)向射頻信號。
43?腳?(P2_4/XOSC_Q2):?32.768?kHz?XOSC?的2.3?端口。
44?腳?(P2_4/XOSC_Q1):?32.768?kHz?XOSC?的2.4?端口。