【正文】 局功能： IEEE 的RF 收發(fā)器；極高的接收靈敏度和抗干擾性能； dBm；只需極少的外接元件；只需一個(gè)晶振，即可滿足網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要；6mm 6mm 的QFN40 封裝；適合系統(tǒng)配置符合世界范圍的無線電頻率法規(guī)。圖2 CC2530芯片 CC2530芯片引腳CC2530芯片共包含了40個(gè)引腳，引腳的排布如圖3所示。CC2530芯片工作實(shí)具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。在實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臈l件下，基于CC2530的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊實(shí)際上就是一個(gè)多接口采集、多功能數(shù)據(jù)收發(fā)的數(shù)據(jù)傳送點(diǎn)，是整個(gè)無線區(qū)域覆蓋的一個(gè)基本服務(wù)終端。發(fā)送模塊與接收終端之間的地址配對(duì)，是軟件初始化已經(jīng)做好的工作。模擬數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換則起到多樣性數(shù)據(jù)采集與整個(gè)無線數(shù)據(jù)傳輸模塊相連的橋梁作用。數(shù)據(jù)采集一般是采樣方式，即在一個(gè)采樣周期對(duì)同一點(diǎn)數(shù)據(jù)重復(fù)采集。模塊還設(shè)置了專門的供電線路和濾波電路，確保電壓的正常。然后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)字化后進(jìn)行數(shù)據(jù)與PC間的串口數(shù)據(jù)傳輸，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)深程度處理。CC2530芯片有四種不同的閃存版本，具有32KB、64KB、128KB、256KB的閃存。指示燈模塊P3口模塊仿真跳線模塊供電選擇CC2530芯片模塊外部供電接口系統(tǒng)復(fù)位模塊MAX232串口接口仿真器驅(qū)動(dòng)模塊外部供電接口P2圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)就在CC2530芯片的工作原理應(yīng)用上。（2）先進(jìn)性原則：跟蹤無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的最新發(fā)展，依靠科技創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步，最終建成功能合理、技術(shù)先進(jìn)，符合無線傳輸發(fā)展需求的協(xié)調(diào)器（基于CC2530的ZigBee開發(fā)板）。該模塊的多接口采集、多通道發(fā)送、高速率A/D轉(zhuǎn)換、通訊功能互動(dòng)于一體，集成度高，功能強(qiáng)大，經(jīng)濟(jì)可靠，具有很好的實(shí)用價(jià)值。此系統(tǒng)減少了電線等貴重金屬的消耗，有利于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，升級(jí)擴(kuò)展容易，重復(fù)投資少。其中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)型是日常生活中接觸最多的兩種無線數(shù)據(jù)傳輸方式?，F(xiàn)在用戶最好最高只能是11mbps的速度發(fā)送和接受信息，移動(dòng)局域網(wǎng)能力較強(qiáng)的完全分布型無線數(shù)據(jù)傳輸更是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高并存在多路徑干擾。事實(shí)上，無線應(yīng)用已經(jīng)深入到了企業(yè)當(dāng)中，雖然它不會(huì)取代傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)，但它已經(jīng)成為傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)靈活擴(kuò)展的重要技術(shù)?，F(xiàn)今階段，需求無線數(shù)據(jù)傳輸主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）無線數(shù)據(jù)傳輸市場(chǎng)改革的需要：信息化帶動(dòng)了企業(yè)的高速發(fā)展，在廠商推動(dòng)和企業(yè)需求的天平兩端，企業(yè)用戶的需求正在逐漸加重。因此，為了促使無線通信技術(shù)發(fā)展的多元化，應(yīng)適時(shí)提高無線通信技術(shù)之間的互補(bǔ)性，以便促進(jìn)現(xiàn)代無線通信技術(shù)的開發(fā)與發(fā)展。（5）90年代后至今為通信技術(shù)的第五階段，此時(shí)，第三代的移動(dòng)通信技術(shù)已逐步興起，這不僅滿足了通信技術(shù)逐步發(fā)展的需要，同時(shí)也促使了移動(dòng)通信與多媒體運(yùn)轉(zhuǎn)的結(jié)合，隨著全球化標(biāo)準(zhǔn)的制定，無線通信技術(shù)仍有待于實(shí)現(xiàn)多樣化與創(chuàng)新化。一、無線通信技術(shù)的現(xiàn)狀分析（1）20年代初到50年代初為無線通信技術(shù)發(fā)展的第一階段，此時(shí)，無線通信技術(shù)主要應(yīng)為了滿足軍用的需要，它主采用的技術(shù)存在一定局限性，因此，它的傳輸不僅受客觀條件的制約，同時(shí)也沒有達(dá)到最初的傳輸速率。這種滿足國家低功率標(biāo)準(zhǔn)，智能化標(biāo)準(zhǔn)，信息交流無處不在和隨時(shí)隨地可以接收信息對(duì)現(xiàn)代信息化建設(shè)發(fā)展有著重大的意義。在追求自由和便捷通信的今天，人們不禁把目光轉(zhuǎn)向了無線通信方式，尤其是一些機(jī)動(dòng)性要求較強(qiáng)的或在人們不方便隨時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的條件下使用的設(shè)備。設(shè)備與終端、移動(dòng)終端與基站之間交流需求使得信息傳送系統(tǒng)也獲得前所未有的發(fā)展。在現(xiàn)代追求快捷方便時(shí)尚的今天，人們不禁把目光轉(zhuǎn)向了無線通信方式，尤其是一些機(jī)動(dòng)性要求較強(qiáng)的或在人們不方便隨時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的條件下使用的設(shè)備。基于CC2530的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計(jì)基于CC2530的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄1 引言 1 設(shè)計(jì)的背景及意義 1 無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2 無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)設(shè)計(jì)的必要性 32 總體設(shè)計(jì) 4 基于CC2530的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的功能分析 4 無線傳輸模塊整體設(shè)計(jì)思想 43 硬件電路設(shè)計(jì) 6 設(shè)計(jì)模塊的基本功能 6 CC2530芯片介紹 6 CC2530芯片引腳 7 CC2530芯片功能介紹 7 CC2530芯片模塊說明 8 其他 8 電源電路設(shè)計(jì) 9 晶體振蕩器電路設(shè)計(jì) 10 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 11 仿真跳線模塊設(shè)計(jì) 12 串口模塊設(shè)計(jì) 13 外接模塊設(shè)計(jì) 15 LED指示燈模塊設(shè)計(jì) 16 RF天線電路設(shè)計(jì) 17 硬件總體設(shè)計(jì) 174 ZIGBEE技術(shù)概況和網(wǎng)路配置 18 物理層（PHY） 18 媒體訪問控制層（MAC）規(guī)范 20 ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成 225 相關(guān)仿真程序編寫 23 CC2530無線數(shù)據(jù)傳輸并顯示在液晶上 24 CC2530一對(duì)多(多對(duì)一)無線數(shù)據(jù)傳輸 246 無線模塊抗干擾分析和硬件調(diào)試 25 無線傳輸抗干擾分析 25 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊調(diào)試 25結(jié)束語 27參考文獻(xiàn) 28附錄 29致謝 35371 引言隨著微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步極大地推動(dòng)了計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備的普及迅猛發(fā)展，PC機(jī)、掌上（平板）電腦、智能手機(jī)、移動(dòng)電話、無繩電話等進(jìn)入了人們?nèi)粘：凸ぷ髦?，成為了人們生活中不可缺少的一部分。因此，一些典型的無線應(yīng)用產(chǎn)品順勢(shì)而生。目前，在Intended網(wǎng)信息傳送方面主要有電信、網(wǎng)通、鐵通等有線信息傳輸；在移動(dòng)終端數(shù)據(jù)傳送方面有中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國電信以及短距離的Wifi、遙控器、長(zhǎng)距離的3G網(wǎng)絡(luò)、4G網(wǎng)絡(luò)等；但大多數(shù)這些設(shè)備和使用終端間的信息傳送都是依靠有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的。因此，一些典型的無線應(yīng)用產(chǎn)品順勢(shì)而生。 無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的逐漸提高，無線通信技術(shù)在人們生活中的應(yīng)用越來越普遍，無線通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不僅便捷了人們生活中的溝通，而且也促進(jìn)了通信技術(shù)的逐步更新。（2）50年代到60年代為通信技術(shù)的第二階段，此時(shí)，通信設(shè)備器件已被應(yīng)用于移動(dòng)環(huán)境的專用系統(tǒng)中，并實(shí)現(xiàn)了從半導(dǎo)體器件技術(shù)的過度，這在無形中解決了通信技術(shù)中安裝公用電話網(wǎng)的問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了公用電話與移動(dòng)電話的持續(xù)性。二、現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展前景實(shí)現(xiàn)未來無線網(wǎng)絡(luò)趨勢(shì)的融合體根據(jù)目前無線通信的發(fā)展現(xiàn)狀，不同接入網(wǎng)為了滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的需要，而移動(dòng)通信網(wǎng)與不同范圍存在著一定的互補(bǔ)性，由此可見，LTE技術(shù)將成為無線通信技術(shù)的主導(dǎo)，而促使通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)的融合體，這樣，不僅提高了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的檢測(cè)，同時(shí)也在一定程度上了減少了不同用戶間通信的干涉。由于不同行業(yè)對(duì)無線通信技術(shù)的需要不同。無線網(wǎng)絡(luò)自誕生以來就被認(rèn)為是為用戶提供前所未有的靈活性、便利性以及顯著提高工作效率，在減少工作壓力、改善生活水平，乃至提高企業(yè)用戶社會(huì)地位方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及各種無線安全協(xié)議的成功商用，使得越來越多的企業(yè)可以接受無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)部署在自己的辦公環(huán)境中，并且隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的無縫融合，使得已有有線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的企業(yè)也希望通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)企業(yè)做一定的延伸和擴(kuò)展。而且，由于無線傳輸介質(zhì)脆弱不足，導(dǎo)致了它除了具有有線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟话踩蛩赝?，還容易遭受竊聽和干擾、冒充、欺騙等形式的攻擊，安全性問題一直是無線數(shù)據(jù)傳輸迫切需要解決的問題。它們都有結(jié)構(gòu)組成和用戶設(shè)備簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，而且點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)型無線數(shù)據(jù)傳送更可以與微蜂窩技術(shù)結(jié)合。2 總體設(shè)計(jì) 基于CC2530的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的功能分析基于CC2530的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊應(yīng)以發(fā)送數(shù)據(jù)、接收收據(jù)、處理數(shù)據(jù)為主，實(shí)現(xiàn)信息的A/D轉(zhuǎn)換及收發(fā)。 無線傳輸模塊整體設(shè)計(jì)思想 模塊設(shè)計(jì)重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題是以CC2530芯片為核心模塊，設(shè)計(jì)了一個(gè)可以完成多功能采集，傳輸?shù)哪K，整合市場(chǎng)現(xiàn)有的無線傳輸設(shè)備（主要是基于ZSTACK協(xié)議棧自動(dòng)組網(wǎng)的系統(tǒng)）。（3）實(shí)用性原則：充分注重系統(tǒng)的優(yōu)化和整合，力求實(shí)現(xiàn)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、需求三方面的平衡性與合理性。CC2530是ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠渲幸粋€(gè)核心芯片。CC2530芯片工作時(shí)具有不同的運(yùn)行模式，使得它適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。那么CC2530所接收的信號(hào)不全是模擬信號(hào)，還可以接受其他無線設(shè)備所發(fā)送的數(shù)字信號(hào)。其次，還設(shè)置了仿真跳線電路和PC串口電路等。采集的數(shù)據(jù)大多是瞬時(shí)值，也可是某段時(shí)間內(nèi)的一個(gè)特征值。由于采集數(shù)據(jù)的實(shí)際對(duì)象往往都是一些模擬量，根據(jù)無線傳輸局限性的需要，必須首先將這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，在無線傳輸中，處理這些信號(hào)，更容易、安全、可靠。CC2530芯片具有地址配對(duì)的功能，只需要在寫入程序時(shí)，設(shè)置配對(duì)終端的地址即可。它可以發(fā)送采集模塊所采集到的任何數(shù)據(jù)和無線接收到的任何信息，也可將它所獲得的信息和數(shù)據(jù)傳送到移動(dòng)終端或下多個(gè)基本服務(wù)終端。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短進(jìn)一步確保了低能源消耗。圖3 CC2530引腳圖CC2530是集合型芯片，所以其本身就有40個(gè)引腳。（2）具有低功耗優(yōu)點(diǎn)：主動(dòng)模式RX（24 mA）；主動(dòng)模式TX 在1dBm（CPU 空閑）29mA；供電模式1（2 mA）；供電模式21 μA；供電模式3（外部中斷） μA；寬電源電壓范圍（2 V– V）。（1）CPU 和內(nèi)存：CC253x芯片系列中使用的8051CPU內(nèi)核是一個(gè)單周期的8051兼容內(nèi)核。（5）定時(shí)器1：是一個(gè)16位定時(shí)器，具有定時(shí)器PWM功能。（9）看門狗：一個(gè)內(nèi)置的看門狗，允許CC2530在固件掛起的情況下復(fù)位自身。另外，它提供了MCU和無線設(shè)備之間的一個(gè)接口，這使得可以發(fā)出命令，讀取狀態(tài)，自動(dòng)操作和確定無線設(shè)備事件的順序。為了得到可靠的穩(wěn)定電壓，此處選用美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成DCDC變換器LM317。另外在用的時(shí)候要注意功耗問題和散熱問題。在這里選用AS1117芯片。5V轉(zhuǎn)1．8V和3．3V電源電路，如圖5所示。濾波電路如圖6所示。內(nèi)部PLL電路兼有頻率放大和信號(hào)提純的功能，因此，系統(tǒng)可以以較低的外部時(shí)鐘信號(hào)獲得較高的工作頻率。實(shí)時(shí)時(shí)鐘晶振振蕩器電路如圖8所示。 復(fù)位電路設(shè)計(jì)該電路主要完成系統(tǒng)的上電復(fù)位和系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)用戶的按鍵復(fù)位功能，有助于用戶調(diào)試程序。上電復(fù)位的情況：通電瞬間電容可以當(dāng)短路，所以RESET_LN腳為低電平。按鍵按下去就相當(dāng)于上電那一瞬，讓電容短路。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線接口：TIVIS、TCK、TDI以及TDO，分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出信號(hào)線。TMS測(cè)試模式選擇管腳該數(shù)據(jù)管腳是控制信號(hào)，它決定TTAP控制器的轉(zhuǎn)換。JTAG最初是用來對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試的，基本原理是在器件內(nèi)部定義一個(gè)TAP端口，通過專用的JTAG測(cè)試工具對(duì)進(jìn)行內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。它有2種連接標(biāo)準(zhǔn)，即14針接口和20針接口。其余六個(gè)引腳的對(duì)應(yīng)P0接口如表3所示。RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、7100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。但都是在RS232標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)而形成的。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信接口的有關(guān)問題，如信號(hào)線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。MAX232是一種雙組驅(qū)動(dòng)器/接收器，片內(nèi)含有一個(gè)電容性電壓發(fā)生器以便在單5V電源供電時(shí)提供EIA/TIA232E電平。MAX232主要特點(diǎn)有單5V電源工作、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)接收器、+30V輸入電平、低電源電流（8mA）。常用的TTL電平最高 5V。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 它通過COMPIM中的2（RXD）、3（TXD）與電腦相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)間的交換。此次設(shè)計(jì)中所選用均為模擬輸出信號(hào)類傳感器，包括有輸出電流信號(hào)、輸出電壓信號(hào)和輸出開關(guān)量信號(hào)三種類型。傳感器按照其信號(hào)輸出類型大致可分為：模擬信號(hào)輸出類、數(shù)字信號(hào)輸出類。ST上跳沿清零所有寄存器，下跳沿開始AD轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換期間ST保持低電平。高電平有效，OE=1：輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE=0：輸出數(shù)據(jù)線呈現(xiàn)高阻態(tài)。電路的指示燈電路如圖14所示。發(fā)射時(shí)，把高頻電流轉(zhuǎn)換為電磁波；接收時(shí)，把電滋波轉(zhuǎn)換為高頻電流。天線作為無線通信系統(tǒng)的重要組成部分，其性能的好壞直接影響通信系統(tǒng)的指標(biāo)，在選擇天線時(shí)必須首先注重其性能。增益大小的選擇取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)電波覆蓋區(qū)域的要求，簡(jiǎn)單地說，在同等條件下，增益越高，電波傳播的距離越遠(yuǎn)。外圍電路設(shè)計(jì)的電路圖如圖16所示，所用參數(shù)已標(biāo)注在圖上 。該標(biāo)準(zhǔn)定義的LRWPAN網(wǎng)絡(luò)的特征與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有很多相似之處。下面我們具體介紹下這兩層的結(jié)構(gòu)和它們是如何工作的。在這三個(gè)頻段上發(fā)送數(shù)據(jù)使用的速率信號(hào)處理過程以及調(diào)制方式等方面存在一定差異，其中2400 MHZ頻段的數(shù)據(jù)傳輸速率為250 kbit/s。（2）物理層主要功能物理層功能相對(duì)簡(jiǎn)單，主要用于硬件驅(qū)動(dòng)程序的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)距傳輸和物理信道的管理。在PHY層有關(guān)函數(shù)中，傳輸能量（POWER），傳輸中心頻率的兼容性及