【文章內容簡介】 CC2530 是集合型芯片，所以其本身就有 40 個引腳。那么 CC2530 芯片引腳功能描述表見附錄 1。 CC2530 芯片功能介紹 CC2530 結合了領先的 RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標準的增強型 8051CPU，系統(tǒng)內可編程閃存， 8KBRAM 和許多其他強大的功能。 （ 1） RF/布局功能：適應 IEEE 的 RF 收發(fā)器；極高的接收靈敏度和抗干擾性能；可編程的輸出功率高達 dBm；只需極少的外接元件；只需一個晶振，即可滿足網狀網絡系統(tǒng)需要； 6mm 6mm 的 QFN40 封裝；適合系統(tǒng)配置符合世基于 CC2530 的無線數(shù)據傳輸 模塊 的設計 8 界范圍的無線電頻率法規(guī)。 （ 2） 具有低功耗優(yōu)點：主動模式 RX（ 24 mA）；主動模式 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） 。 （ 3） 微控制器功能： 優(yōu)良的性能和具有代碼預取功能的低功耗 8051（ CPU） 微控制器內核； 32KB、 64KB 或 128KB 的系統(tǒng)內可編程閃存； 8KBRAM，具備在各種供電方式下的數(shù)據保持能力；支持硬件調試。 （ 4） 外設部分：強大的 5 通道 DMA； IEEE MAC 定時器，通用定時器（一個 16 位定時器，一個 8 位定時器）； IR 發(fā)生電路；具有捕獲功能的 32kHz 睡眠定時器；硬件支持 CSMA/CA；支持精確的數(shù)字化 RSSI/LQI；電池監(jiān)視器和溫度傳感器；具有 8 路輸入和可配置分辨率的 12 位 ADC； AES 安全協(xié)處 理器； 2 個支持多種串行通信協(xié)議的強大 USART； 21 個通用 I/O 引腳（ 194 mA， 220 mA）；看門狗定時器。 CC2530 芯片模塊說明 CC2530芯片模塊大致可以分為三類： CPU和內存相關的模塊；外設、時鐘和電源管理相關的模塊以及無線電相關的模塊。 （ 1） CPU 和內存： CC253x芯片系列中使用的 8051CPU內核是一個單周期的 8051兼容內核。 （ 2） 調試接口：執(zhí)行一個專有的兩線串行接口，用于內電路調試。 （ 3） I/O控制器：負責所有通用 I/O引腳。 （ 4） 五通道 DMA控制器： 系統(tǒng)可以使用一個多功能的五通道 DMA控制器，使用XDATA存儲空間訪問存儲器，因此能夠訪問所有物理存儲器。 （ 5） 定時器 1：是一個 16位定時器，具有定時器 PWM功能。 （ 6）內置 MAC定時器：是專門為支持 IEEE ， MAC或軟件中其他時槽的協(xié)議設計。 （ 7） 定時器 3和定時器 4： 是 8位定時器，具有定時器 /計數(shù)器 /PWM功能。 （ 8） 睡眠定時器：是一個超低功耗的定時器，計算 32kHz晶振或 32 kHz RC振蕩器的周期。 （ 9） 看門狗：一個內置的看門狗，允許 CC2530在固件掛起的情況下復位自 身。 其他 除了上面所含的高級功能， CC2530 內部還安置了 RF 無線收發(fā)器等，還有 CC2530芯片的運行壞境溫度和供電電壓。 （ 1）無線設備 CC2530 具有一個 IEEE 兼容無線收發(fā)器。 RF 內核控制模擬無線模塊。另基于 CC2530 的無線數(shù)據傳輸 模塊 的設計 9 外，它提供了 MCU 和無線設備之間的一個接口，這使得可以發(fā)出命令，讀取狀態(tài)，自動操作和確定無線設備事件的順序。無線設備還包括一個數(shù)據包過濾和地址識別模塊。 （ 2）運行條件 CC2530 在 良好 的環(huán)境中 運行 才 能達到最好的效果 ， 其環(huán)境參數(shù)如表 1。 表 1 CC2530 運行環(huán)境 最小值 最大值 單位 運行環(huán)境溫度 40 125 ℃ 運行供電電壓 2 V 電源電路設計 在模塊設計中， CC2530 芯片及部分外圍器件需 電源供電，另外，部分器件需要 5V 電源、 12V 電源和 24V 電源，為簡化模塊電源電路的設計，要求整個模塊的輸入電壓為 24V 直流穩(wěn)壓電源。為了得到可靠的穩(wěn)定電壓，此處選用美國國家半導體公司生產的三端可調正穩(wěn)壓器集成 DCDC 變換器 LM317，它的輸入電壓范圍是 至 37V， 負載電流最大為 。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電 阻來設置輸出電壓。此外它的線性調整率和負載調整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好。 LM317 內置有過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路。另外在用的時候要注意功耗問題和散熱問題。 24V轉 5V 和 12V 電源電路，如圖 4 所示。 圖 4 24V 轉換電路 LM317 輸出電壓 計算 方法 如 公式（ 1） ： 2dj12 )1( RIRRV AVO ??? （ 1） 因為 djAI 控制在小于 l00uA，這一項的誤差在多數(shù)應用中可忽略。 24V 轉 8V、 12V 可以利用 LM317 芯片和外圍電路順利轉換而來。那么 和 基于 CC2530 的無線數(shù)據傳輸 模塊 的設計 10 的轉換電壓也要利用芯片，在這里選用 AS1117 芯片。 AS1117 是一款低壓差的線性穩(wěn)壓器，當輸出 1A 電流時，輸入輸出的電壓差典型值僅為 。 AS1117 除了能提供多種固定電壓版本外，還提供可調端輸出版本，該版本能提供的輸出電壓范圍為。 AS1117 本身功能已經很齊全，所以，外圍應用電路非常簡單，固定電壓版本只需輸入輸出兩個電容和負載即可工作。 5V轉 1． 8V 和 3． 3V 電源電路，如圖 5所示。 圖 5 5V 電源轉換電路 電路中存在的交流分量會影響到電路的穩(wěn)定性，而經過電容濾波電路后，即可保留直流分量，又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流分量的比例，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質量。對于脈動直流電中的交流成分，旁路電容 C 相當于短路，交流量經過電容，而不經過負載，負載被電容短路。對于脈動直流電中的直流成分，旁路電容 C 相當于開路，直流量不能通過電容，而加在負載上，從而達到了濾除脈動直流電中交流成分的目的。濾波電路如圖 6 所示。 圖 6 濾波電路 晶體振 蕩器電路設計 該電路用于向 CC2530 芯片和其他電路 (RTC 電路 )提供工作時鐘。根據 CC2530 的最高工作頻率及 PLL 電路的工作方式，選擇 25MHz 的無源晶體振蕩器，其頻率經過微基于 CC2530 的無線數(shù)據傳輸 模塊 的設計 11 處理器內部 PLL 電路倍頻后，最高可達 96MHz。對于 RTC 電路，選擇 32． 768KHz 無源晶振。內部 PLL 電路兼有頻率放大和信號提純的功能，因此，系統(tǒng)可以以較低的外部時鐘信號獲得較高的工作頻率。系統(tǒng)晶體振蕩器電路如圖 7 所示。 圖 7 系統(tǒng)晶體振蕩電路 實時時鐘的基本功能是保持跟蹤時間和日期等信息，但許多 RTC 還提供有多種附加功能 ，如：看門狗定時器、系統(tǒng)復位、非易失存儲器（ NV RAM）、序列號、方波輸出、涓流充電等。因此，在進行電路設計時，選擇 RTC 芯片出了需要考慮其時間和日期跟蹤功能外，通常還需要針對具體應用來對 RTC 的功能、成本、尺寸等要求進行綜合考慮。實時時鐘晶振振蕩器電路如圖 8 所示。 圖 8 實時時鐘晶體振蕩電路 系統(tǒng)晶振電路和實時時鐘震蕩電路是置在 CC2530 芯片外圍，所以需要對應的引腳連接。系統(tǒng)晶體震蕩電路屬于對稱電路，兩個引腳不過與區(qū)分，所以，芯片對應的引腳為 引腳 22（ XOCS_Q1）、 引腳 23（ XOCS_Q2） 。實時時鐘晶體振蕩電路也屬于對稱電路，兩個引腳不過與區(qū)分，所以，芯片對應的引腳為 引腳 32（ P241XOCS32K_Q1）、 引腳33（ P231XOCS32K_Q2）。 復位電路設計 該電路主要完成系統(tǒng)的上電復位和系統(tǒng)運行時用戶的按鍵復位功能，有助于用戶調試程序。復位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時提供復位信號直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復位基于 CC2530 的無線數(shù)據傳輸 模塊 的設計 12 信號為可靠起見電源穩(wěn)定后還要經一定的延時才撤銷復位信號以防電源開關或電源插頭分 合過程中引起的抖動而影響復位。復位電路如圖 9 所示 。 圖 9 復位電路 RESET_LN 腳在 CC2530 芯片上的引腳號為 20，復位時活動到低電平。 上電復位的情況：通電瞬間電容可以當短路，所以 RESET_LN 腳為低電平。隨著時間的飛逝（電容充電），穩(wěn)定后 + 的電壓實際上是加在電容 C23 上的。電容上極板也就是 RESET_LN 腳最終為高電平。這樣，引腳 RESET_LN 持續(xù)一段低電平后，最終穩(wěn)定在高電平，低電平持續(xù)時間由 RC 時間常數(shù)決定。按鍵按下去就相當于上電那一瞬，讓電容短路。 仿真跳線模塊設計 JTAG是一種國際標準測試協(xié)議，主要用于芯片內部測試及對系統(tǒng)進行仿真、調試。JTAG技術是 一種嵌入式測試技術。通過 JTAG接口可對芯片內部的所有部件進行訪問，是開發(fā)調試嵌入式系統(tǒng)的一種簡潔高效的手段。標準的 JTAG接口是 4線接口： TIVIS、TCK、 TDI以及 TDO，分別為模式選擇、時鐘、數(shù)據輸入和數(shù)據輸出信號線。 JTAG 各引腳核心功能定義如表 2。 表 2 JTAG 引腳功能描述表 管腳名 名稱 功能描述 TDL 測試數(shù)據輸入管腳 JTAG 指令和測試編程數(shù)據的串行輸入管腳，數(shù)據在 TCK 信號的上升沿時讀入。 TDO 測試數(shù)據輸出管腳 JTAG 指令和測試編程數(shù)據的串行輸出管腳，數(shù)據在 TCK 信號的下 降沿時讀出，如果數(shù)據沒有輸出，則處于三態(tài)。 TMS 測試模式選擇管腳 該數(shù)據管腳是控制信號，它決定 TTAP 控制器的轉換。 TMS 信號必須在 TCK 上升沿之前建立，在用戶狀態(tài)下 TMS 信號應是高電平。 TCK 測試時鐘輸入管腳 JTAG 鏈路的時鐘信號，直接輸入到邊界掃描電路，所有操作都在其上升沿或下降沿時刻發(fā)生。 TRST 測試復位輸入管腳 用于異步初始化或復位 JTAG 邊界掃描電路，低電平有效。 基于 CC2530 的無線數(shù)據傳輸 模塊 的設計 13 JTAG最初是用來對芯片進行測試的，基本原理是在器件內部定義一個 TAP端口，通過專用的 JTAG測試工具對進行內部 節(jié)點進行測試。此外， JTAG協(xié)議允許多個器件通過 JTAG接口串聯(lián)在一起，形成一個 JTAG鏈，能實現(xiàn)對各個器件分別測試。此外， JTAG接口還常用于實現(xiàn)在線編程，對 FLASH等器件進行編程。 JTAG在線編程的特征也改變了傳統(tǒng)生產流程，將以前先對芯片進行預編程再裝到板上的工藝簡化為：先固定器件到電路板上，再用 JTAG編程，從而大大加快工程進度。 它有 2 種連接標準，即 14 針接口和 20 針接口。此處選擇 20 針接口的標準。 JTAG接口電路如圖 10 所示。 圖 10 JTAG 接口電路 JTAG 經過外圍電路后，還需要七個引腳 接入 CC2530 芯片中，除了 RESET_LN 復位有明確的引腳外，其余六個需要用編程指定相應的引腳。其余六個引腳的對應 P0 接口如表 3 所示。 表 3 JTAG 對應接口表 JTAG（管腳） 3（ TRST） 5（ TDI） 7（ TMS） 9（ TCK） 11（ PTCK） 13（ TDO） CC2530 12（ P0_7） 13（ P0_6） 14（ P0_5） 15（ P0_4） 18（ P0_1） 19（ P0_0） 串口模塊設計 RS232是個人計算機上的通訊接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會所制定的異步傳輸標準接口。通常 RS232接口以 9個接腳或是 25個接腳的型態(tài)出現(xiàn)，一般個人計算機上會有兩組RS232接口，分別稱為 COM1和 COM2。在多數(shù)情況下主要使用主通道，對于一般雙工通信，僅需幾條信號線就可實現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。 RS232C標準規(guī)定的數(shù)據傳輸速率為每秒 50、 7 100、 150、 300、 600、 1200、 2400、4800、 9600、 19200波特。 RS232C標準規(guī)定，驅動器允許有 2500pF的電容負載，通信距離將受此電容限制，例如，采用 150pF/m的通信電纜時，最大通信距離為 15m； 若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是 RS232屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于 20m以內的通信。 基于 CC2530 的無線數(shù)據傳輸 模塊 的設計 14 串行通信接口標準經過使用和發(fā)展，目前已經有幾種。但都是在 RS232標準的基礎上經過改進而形成的。所以，以 RS232C為主來討論。 RS232C標準是美國 EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會 )與 BELL等公司一起開發(fā)的 1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據傳輸速率在0—20210b/s范圍內的通信。這個標準對串行通信接口的有關問題，如信號線功能、電器特性都作了 明確規(guī)定。由于通行設備廠商都生產與 RS232C制式兼容的通信設備，因此，它作為一種標準，目前己在微機通信接口中廣泛采用。 RS232是單片機間，或單片機與上位機間通信聯(lián)絡用。 MAX232作為 RS232的電平轉換芯片，完成 TTL電平 和 RS232電平的