【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 CC2530 是集合型芯片，所以其本身就有 40 個(gè)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(jié)合了領(lǐng)先的 RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型 8051CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存， 8KBRAM 和許多其他強(qiáng)大的功能。 （ 1） RF/布局功能：適應(yīng) 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(dá) 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)配置符合世基于 CC2530 的無線數(shù)據(jù)傳輸 模塊 的設(shè)計(jì) 8 界范圍的無線電頻率法規(guī)。 （ 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） 。 （ 3） 微控制器功能： 優(yōu)良的性能和具有代碼預(yù)取功能的低功耗 8051（ CPU） 微控制器內(nèi)核； 32KB、 64KB 或 128KB 的系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存； 8KBRAM，具備在各種供電方式下的數(shù)據(jù)保持能力；支持硬件調(diào)試。 （ 4） 外設(shè)部分：強(qiáng)大的 5 通道 DMA； IEEE MAC 定時(shí)器，通用定時(shí)器（一個(gè) 16 位定時(shí)器，一個(gè) 8 位定時(shí)器）； IR 發(fā)生電路；具有捕獲功能的 32kHz 睡眠定時(shí)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(gè)支持多種串行通信協(xié)議的強(qiáng)大 USART； 21 個(gè)通用 I/O 引腳（ 194 mA， 220 mA）；看門狗定時(shí)器。 CC2530 芯片模塊說明 CC2530芯片模塊大致可以分為三類： CPU和內(nèi)存相關(guān)的模塊；外設(shè)、時(shí)鐘和電源管理相關(guān)的模塊以及無線電相關(guān)的模塊。 （ 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。 （ 2） 調(diào)試接口：執(zhí)行一個(gè)專有的兩線串行接口，用于內(nèi)電路調(diào)試。 （ 3） I/O控制器：負(fù)責(zé)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(gè)多功能的五通道 DMA控制器，使用XDATA存儲(chǔ)空間訪問存儲(chǔ)器，因此能夠訪問所有物理存儲(chǔ)器。 （ 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。 （ 6）內(nèi)置 MAC定時(shí)器：是專門為支持 IEEE ， MAC或軟件中其他時(shí)槽的協(xié)議設(shè)計(jì)。 （ 7） 定時(shí)器 3和定時(shí)器 4： 是 8位定時(shí)器，具有定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 /PWM功能。 （ 8） 睡眠定時(shí)器：是一個(gè)超低功耗的定時(shí)器，計(jì)算 32kHz晶振或 32 kHz RC振蕩器的周期。 （ 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。 其他 除了上面所含的高級(jí)功能， CC2530 內(nèi)部還安置了 RF 無線收發(fā)器等，還有 CC2530芯片的運(yùn)行壞境溫度和供電電壓。 （ 1）無線設(shè)備 CC2530 具有一個(gè) IEEE 兼容無線收發(fā)器。 RF 內(nèi)核控制模擬無線模塊。另基于 CC2530 的無線數(shù)據(jù)傳輸 模塊 的設(shè)計(jì) 9 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。無線設(shè)備還包括一個(gè)數(shù)據(jù)包過濾和地址識(shí)別模塊。 （ 2）運(yùn)行條件 CC2530 在 良好 的環(huán)境中 運(yùn)行 才 能達(dá)到最好的效果 ， 其環(huán)境參數(shù)如表 1。 表 1 CC2530 運(yùn)行環(huán)境 最小值 最大值 單位 運(yùn)行環(huán)境溫度 40 125 ℃ 運(yùn)行供電電壓 2 V 電源電路設(shè)計(jì) 在模塊設(shè)計(jì)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(jiǎn)化模塊電源電路的設(shè)計(jì)，要求整個(gè)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(guó)國(guó)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，它的輸入電壓范圍是 至 37V， 負(fù)載電流最大為 。它的使用非常簡(jiǎn)單，僅需兩個(gè)外接電 阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。 LM317 內(nèi)置有過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。另外在用的時(shí)候要注意功耗問題和散熱問題。 24V轉(zhuǎn) 5V 和 12V 電源電路，如圖 4 所示。 圖 4 24V 轉(zhuǎn)換電路 LM317 輸出電壓 計(jì)算 方法 如 公式（ 1） ： 2dj12 )1( RIRRV AVO ??? （ 1） 因?yàn)?djAI 控制在小于 l00uA，這一項(xiàng)的誤差在多數(shù)應(yīng)用中可忽略。 24V 轉(zhuǎn) 8V、 12V 可以利用 LM317 芯片和外圍電路順利轉(zhuǎn)換而來。那么 和 基于 CC2530 的無線數(shù)據(jù)傳輸 模塊 的設(shè)計(jì) 10 的轉(zhuǎn)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(dāng)輸出 1A 電流時(shí)，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(diào)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(jīng)很齊全，所以，外圍應(yīng)用電路非常簡(jiǎn)單，固定電壓版本只需輸入輸出兩個(gè)電容和負(fù)載即可工作。 5V轉(zhuǎn) 1． 8V 和 3． 3V 電源電路，如圖 5所示。 圖 5 5V 電源轉(zhuǎn)換電路 電路中存在的交流分量會(huì)影響到電路的穩(wěn)定性，而經(jīng)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(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。對(duì)于脈動(dòng)直流電中的交流成分，旁路電容 C 相當(dāng)于短路，交流量經(jīng)過電容，而不經(jīng)過負(fù)載，負(fù)載被電容短路。對(duì)于脈動(dòng)直流電中的直流成分，旁路電容 C 相當(dāng)于開路，直流量不能通過電容，而加在負(fù)載上，從而達(dá)到了濾除脈動(dòng)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(shè)計(jì) 該電路用于向 CC2530 芯片和其他電路 (RTC 電路 )提供工作時(shí)鐘。根據(jù) 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(jīng)過微基于 CC2530 的無線數(shù)據(jù)傳輸 模塊 的設(shè)計(jì) 11 處理器內(nèi)部 PLL 電路倍頻后，最高可達(dá) 96MHz。對(duì)于 RTC 電路，選擇 32． 768KHz 無源晶振。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。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(shí)時(shí)時(shí)鐘的基本功能是保持跟蹤時(shí)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(shí)器、系統(tǒng)復(fù)位、非易失存儲(chǔ)器（ NV RAM）、序列號(hào)、方波輸出、涓流充電等。因此，在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，選擇 RTC 芯片出了需要考慮其時(shí)間和日期跟蹤功能外，通常還需要針對(duì)具體應(yīng)用來對(duì) RTC 的功能、成本、尺寸等要求進(jìn)行綜合考慮。實(shí)時(shí)時(shí)鐘晶振振蕩器電路如圖 8 所示。 圖 8 實(shí)時(shí)時(shí)鐘晶體振蕩電路 系統(tǒng)晶振電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘震蕩電路是置在 CC2530 芯片外圍，所以需要對(duì)應(yīng)的引腳連接。系統(tǒng)晶體震蕩電路屬于對(duì)稱電路，兩個(gè)引腳不過與區(qū)分，所以，芯片對(duì)應(yīng)的引腳為 引腳 22（ XOCS_Q1）、 引腳 23（ XOCS_Q2） 。實(shí)時(shí)時(shí)鐘晶體振蕩電路也屬于對(duì)稱電路，兩個(gè)引腳不過與區(qū)分，所以，芯片對(duì)應(yīng)的引腳為 引腳 32（ P241XOCS32K_Q1）、 引腳33（ P231XOCS32K_Q2）。 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。復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復(fù)位基于 CC2530 的無線數(shù)據(jù)傳輸 模塊 的設(shè)計(jì) 12 信號(hào)為可靠起見電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)以防電源開關(guān)或電源插頭分 合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。復(fù)位電路如圖 9 所示 。 圖 9 復(fù)位電路 RESET_LN 腳在 CC2530 芯片上的引腳號(hào)為 20，復(fù)位時(shí)活動(dòng)到低電平。 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。隨著時(shí)間的飛逝（電容充電），穩(wěn)定后 + 的電壓實(shí)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(shí)間由 RC 時(shí)間常數(shù)決定。按鍵按下去就相當(dāng)于上電那一瞬，讓電容短路。 仿真跳線模塊設(shè)計(jì) JTAG是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議，主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真、調(diào)試。JTAG技術(shù)是 一種嵌入式測(cè)試技術(shù)。通過 JTAG接口可對(duì)芯片內(nèi)部的所有部件進(jìn)行訪問，是開發(fā)調(diào)試嵌入式系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)潔高效的手段。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。 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(cè)試數(shù)據(jù)輸入管腳 JTAG 指令和測(cè)試編程數(shù)據(jù)的串行輸入管腳，數(shù)據(jù)在 TCK 信號(hào)的上升沿時(shí)讀入。 TDO 測(cè)試數(shù)據(jù)輸出管腳 JTAG 指令和測(cè)試編程數(shù)據(jù)的串行輸出管腳，數(shù)據(jù)在 TCK 信號(hào)的下 降沿時(shí)讀出，如果數(shù)據(jù)沒有輸出，則處于三態(tài)。 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。 TMS 信號(hào)必須在 TCK 上升沿之前建立，在用戶狀態(tài)下 TMS 信號(hào)應(yīng)是高電平。 TCK 測(cè)試時(shí)鐘輸入管腳 JTAG 鏈路的時(shí)鐘信號(hào)，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(shí)刻發(fā)生。 TRST 測(cè)試復(fù)位輸入管腳 用于異步初始化或復(fù)位 JTAG 邊界掃描電路，低電平有效。 基于 CC2530 的無線數(shù)據(jù)傳輸 模塊 的設(shè)計(jì) 13 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。此外， JTAG協(xié)議允許多個(gè)器件通過 JTAG接口串聯(lián)在一起，形成一個(gè) JTAG鏈，能實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)器件分別測(cè)試。此外， JTAG接口還常用于實(shí)現(xiàn)在線編程，對(duì) FLASH等器件進(jìn)行編程。 JTAG在線編程的特征也改變了傳統(tǒng)生產(chǎn)流程，將以前先對(duì)芯片進(jìn)行預(yù)編程再裝到板上的工藝簡(jiǎn)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(jìn)度。 它有 2 種連接標(biāo)準(zhǔn)，即 14 針接口和 20 針接口。此處選擇 20 針接口的標(biāo)準(zhǔn)。 JTAG接口電路如圖 10 所示。 圖 10 JTAG 接口電路 JTAG 經(jīng)過外圍電路后，還需要七個(gè)引腳 接入 CC2530 芯片中，除了 RESET_LN 復(fù)位有明確的引腳外，其余六個(gè)需要用編程指定相應(yīng)的引腳。其余六個(gè)引腳的對(duì)應(yīng) P0 接口如表 3 所示。 表 3 JTAG 對(duì)應(yīng)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(shè)計(jì) RS232是個(gè)人計(jì)算機(jī)上的通訊接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會(huì)所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。通常 RS232接口以 9個(gè)接腳或是 25個(gè)接腳的型態(tài)出現(xiàn)，一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會(huì)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(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。 RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒 50、 7 100、 150、 300、 600、 1200、 2400、4800、 9600、 19200波特。 RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有 2500pF的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用 150pF/m的通信電纜時(shí)，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(hào)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(nèi)的通信。 基于 CC2530 的無線數(shù)據(jù)傳輸 模塊 的設(shè)計(jì) 14 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。但都是在 RS232標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)而形成的。所以，以 RS232C為主來討論。 RS232C標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó) EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會(huì) )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(jù)傳輸速率在0—20210b/s范圍內(nèi)的通信。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。由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與 RS232C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前己在微機(jī)通信接口中廣泛采用。 RS232是單片機(jī)間，或單片機(jī)與上位機(jī)間通信聯(lián)絡(luò)用。 MAX232作為 RS232的電平轉(zhuǎn)換芯片，完成 TTL電平 和 RS232電平的