【文章內(nèi)容簡介】 外功能，是第一款使用于 ZigBee 產(chǎn)品的 RF 器件。它基于 Chipcon 公司的 SmartRF03技術，以 0． 18umCMOS 工藝制成，只需要極少外部元器件，性能穩(wěn)定且功率極低。 CC2420的選擇性和敏感性指數(shù)超 過了 IEEE802． 15． 4 標準的要求，可確保短距離通信的有效性和可靠性。利用此芯片開發(fā)的無線通信設備支持 250kbps 的數(shù)據(jù)傳輸率，可以實現(xiàn)點對多點的快速組網(wǎng)。 CC2420 的主要性能參數(shù) n31 如下： （ 1）工作頻帶范圍： 2． 400 一 2． 4835Ghz （ 2）采用 IEEE 802． 15． 4 規(guī)范要求的直接序列擴頻方式。數(shù)據(jù)速率達 250kbps，碼片速率達 2Mchip／ s。 （ 3）采用 OQPSK 調(diào)制方式。 （ 4）超低電流消耗 (RX19． 7mA， TX： 17． 4mA)，高接收靈敏度 (94dBm)。 （ 5）抗鄰 頻道干擾能力強 (39dB)。 （ 6）內(nèi)部集成有 VCO、 LNA、 PA 以及電源整流器。采用低電壓供電 (2． 1V 一 3． 6V)。輸出功率編程可控。 （ 7） IEEE 802． 15． 4MAC 層可支持自動幀格式生成、同步插入與檢測， 16bit CRC校驗、電源檢測、完全自動 MAC 層安全保護 (CTR、 CBC、 MAC、 CCM)。 （ 8）與控制微處理器接口配置容易 (4 線 SPI 總線接口 )。 （ 9）開發(fā)工具齊全，提供有開發(fā)套件。 （ 10）采用 QLP48 封裝，外形尺寸只有 7x7mm。 的內(nèi)部結(jié)構 天線接收的射 頻信號經(jīng)過低噪聲放大器和 I／ Q 下變頻處理后，產(chǎn)生 2MHz 的中頻信號，此混合 I／ Q 信號經(jīng)過濾波、放大、 AD 變換、自動增益控制、數(shù)字解調(diào)和解擴、最終恢復出傳輸?shù)恼_數(shù)據(jù)。 發(fā)射機部分基于直接上變頻。要發(fā)送的數(shù)據(jù)先被送入 128 字節(jié)的發(fā)送緩存器中，頭幀和起始幀是通過硬件自動產(chǎn)生的。根據(jù) IEEE 802． 15． 4 標準，所要發(fā)送的數(shù)據(jù)流的每 4 個比特經(jīng) 32 碼片的擴頻后送到 DA 變換器。然后，經(jīng)過低通濾波和上變頻的混頻后的射頻信號最終被調(diào)制到 2． 4GHz，最后經(jīng)放大后送到天線發(fā)射出去。 CC2420 只需要極少的外圍元器件。它 的外圍電路包括晶振時鐘電路、射頻輸入／輸出匹配電路和微控制器接口電路三個部分。 芯片本振信號既可由外部有源晶體提供，也可由內(nèi)部電路提供。由內(nèi)部電路提供ZigBee 智能家居綜合布線的應用 8 時需外加晶體振蕩器和兩個負載電容，電容的大小取決于晶體的頻率及輸入容抗等參數(shù)。例如當采用 16MHz 晶振時，其電容值約為 22pF。射頻輸入／輸出匹配電路主要用來匹配芯片的輸入輸出阻抗，使其輸入輸出阻抗為 50Q，同時為芯片內(nèi)部的 PA 及LNA 提供直流偏置。 CC2420 可以通過 4 線 SPI 總線 (SI、 SO、 SCLK、 CSn)設置芯片的工作模式，并實現(xiàn)讀／寫緩存數(shù)據(jù)，讀 ／寫狀態(tài)寄存器等。通過控制 FIFO 和 FIFOP 管腳接口的狀態(tài)可設置發(fā)射／接收緩存器。注意：在 SPI 總線接口上進行的地址和數(shù)據(jù)傳輸大多數(shù)是MSB 優(yōu)先的。 CC2420 芯片內(nèi)有 33 個 16 比特狀態(tài)設置寄存器，在每個寄存器的讀／寫周期中， SI 總線上共有 24 比特數(shù)據(jù)，分別為 1 比特的 RAM／寄存器選擇位 (0：寄存器， l： RAM)， l 比特的讀／寫控制位 (O：寫， 1：讀 )， 6 比特的地址選擇位、 16 比特的數(shù)據(jù)位。在數(shù)據(jù)傳輸過程中 CSn 必須始終保持低電平。另外，通過 CCA 管腳狀態(tài)的設置可以控制清除通道估計，通過 SFD 管腳狀態(tài)的設 置可以控制時鐘／定時信息的輸入。這些接口必須與微處理器的相應管腳相連來實現(xiàn)系統(tǒng)射頻功能的控制與管理。 配置 IEEE802． 15． 4 規(guī)范中規(guī)定使用 DSSS 調(diào)制方式， CC2420 先要將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流進行變換，每個字節(jié)被分組為兩個符號，每個符號包括 4 個比特， LSB 優(yōu)先傳輸。每個被分組的符號用 32 碼片的偽隨即序列表示，共有 16 個不同 32 位偽隨即序列。經(jīng)過DSSS 擴頻變換后，碼片速率達到 2Mchip／ s，此碼片序列再經(jīng)過 OQPSK 調(diào)制，每個碼片被調(diào)制為半個周期的正弦波。碼片流通過 I／ Q 通道交替?zhèn)鬏?，兩通道延時為半個碼片周期。 CC2420 為 IEEE 802． 15． 4 的數(shù)據(jù)幀格式提供硬件支持。其 MAC 層的幀格式為頭幀 +數(shù)據(jù)幀 +校驗幀； PHY 層的幀格式為，同步幀 IPHY 頭幀 +MAC 幀，幀頭序列的長度可以通過寄存器的設置來改變?？梢圆捎?16 位 CRC 校驗來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)幀被送入 RAM 中的 128 字節(jié)的緩存區(qū)進行相應的幀打包和拆包操作。 的射頻卡設計 下面為基于 CC2420 設計的射頻卡原理圖。其中與終端采用 6x2 的直插接口，天線部分采用 PCB 引線 天線和單擊天線兩種設計方案。 ZigBee 智能家居綜合布線的應用 9 圖 RF 卡硬件原理 其中， CC2420 與單片機采用如下表的接口通信： 表 CC2420與單片機的接口 PIC18LF4620 單片機 I/O 引腳 CC240 收發(fā)器引腳 RB0(輸入 ) IFO(30 腳 ) RB1 (輸入 ) CCA(28 腳 ) RB2(輸入 ) FD(27 腳 ) RB3(輸入 ) FIFOP(29 腳 ) RC0(輸出 ) CSn (31 腳 ) RC1 (輸出 ) VREG_EN(41 腳 ) RC2(輸出 ) RESETN(21 腳 ) RC3(輸出 ) SCK(32 腳 ) RC4(輸出 ) SO(34 腳 ) RC5(輸出 ) SI(33 腳 ) ZigBee 智能家居綜合布線的應用 10 協(xié)議棧的開發(fā) 開發(fā)的環(huán)境和開發(fā)工具 本系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境是 MAPLAB7． 5， C 編譯器使用 MICROCHIP 公司的 MCCl8。使用的編程器和調(diào)試工具是 MICROCHIP 公司的 ICD2。 ICD2 是基于 PIC 單片機的一個功能強大、低成本、高運行速度的開發(fā)工具。它利用 Flash 工藝芯片的程序區(qū)自讀寫功能，使用芯片來實現(xiàn)仿真調(diào)試功能。其通信接口方式可以是 USB(最高達 2Mbit／ s)或 RS． 232 串行接口方式；工作電壓位 2． O 一5． 5V，可支持最低 2V 的低壓調(diào)試。其主要功能特性有： （ 1）源程序編譯 （ 2）直接在源程序界面調(diào)試