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極低功耗無(wú)線收發(fā)集成芯片CC1000

時(shí)間:2024-07-22 01:34:26 理工畢業(yè)論文 我要投稿
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極低功耗無(wú)線收發(fā)集成芯片CC1000

摘要:介紹一種無(wú)線收發(fā)集成芯片CC1000的電路結(jié)構(gòu)及典型的應(yīng)用設(shè)計(jì);著重說(shuō)明CC1000與微控制器通信所要求的時(shí)序。

引 言

  CC1000是根據(jù)Chipcon公司的SmartRF技術(shù),在0.35μm CMOS 工藝下制造的一種理想的超高頻單片收發(fā)通信芯片。它的工作頻帶在315、868及915MHz,但CC1000很容易通過(guò)編程使其工作在300~1000MHz范圍內(nèi)。它具有低電壓(2.3~3.6V),極低的功耗,可編程輸出功率(-20~10dBm),高靈敏度(一般-109dBm),小尺寸(TSSOP-28封裝),集成了位同步器等特點(diǎn)。其FSK數(shù)傳可達(dá)72.8Kbps,具有250Hz步長(zhǎng)可編程頻率能力,適用于跳頻協(xié)議;主要工作參數(shù)能通過(guò)串行總線接口編程改變,使用非常靈活。

圖1 CC1000的簡(jiǎn)化模塊圖

1 電路結(jié)構(gòu)

  圖1所示為CC1000的簡(jiǎn)化模塊圖。在接收模式下,CC1000可看成是一個(gè)傳統(tǒng)的超外差接收器。射頻(RF)輸入信號(hào)經(jīng)低噪聲放大器(LNA)放大后翻轉(zhuǎn)進(jìn)入混頻器,通過(guò)混頻器混頻產(chǎn)生中頻(IF)信號(hào)。在中頻處理階段,該信號(hào)在送入解調(diào)器之前被放大和濾波?蛇x的RSSI信號(hào)和IF信號(hào)也可通過(guò)混頻產(chǎn)生于引腳RSSI/IF。解調(diào)后,CC1000從引腳DIO輸出解調(diào)數(shù)字信號(hào),解調(diào)信號(hào)的同步性由芯片上的PCLK提供的時(shí)鐘信號(hào)完成。

  在發(fā)送模式下,壓控振蕩器(VCO)輸出的信號(hào)直接送入功率放大器(PA)。射頻輸出是通過(guò)加在DIO腳上的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制的,稱為移頻鍵控(FSK)。這種內(nèi)部T/R切換電路使天線的連接和匹配設(shè)計(jì)更容易。

  頻率合成器產(chǎn)生的本振信號(hào),在接收狀態(tài)下送入功放。頻率合成器是由晶振(XOSC)、鑒相器(PD)、充電脈沖、VCO以及分頻器(/R和/N)構(gòu)成,外接的晶體必須與XOSC引腳相連,只有外圍電感需要與VCO相連。

圖2 CC1000的典型應(yīng)用電路圖

2 應(yīng)用電路

  CC1000工作時(shí)外圍元件很少,典型的應(yīng)用電路如圖2所示。當(dāng)配置CC1000不同的發(fā)射頻率時(shí),外圍元器件參數(shù)也不同,具體參數(shù)請(qǐng)見參考文獻(xiàn)[1]。

3 三線串行數(shù)據(jù)口

  CC1000 可通過(guò)簡(jiǎn)單的三線串行接口(PDATA、 PCLK 和PALE) 進(jìn)行編程,有36個(gè)8位配置寄存器,每個(gè)由7位地址尋址。一個(gè)完整的CC1000配置,要求發(fā)送29個(gè)數(shù)據(jù)幀,每個(gè)16位(7個(gè)地址位,1個(gè)讀/寫位和8個(gè)數(shù)據(jù)位)。PCLK 頻率決定了完全配置所需的時(shí)間。在10MHz的PCLK頻率工作下,完成整個(gè)配置所需時(shí)間少于60μs。在低電位模式設(shè)置時(shí),僅需發(fā)射一個(gè)幀,所需時(shí)間少于2μs。所有寄存器都可讀。在每次寫循環(huán)中,16位字節(jié)送入PDATA通道,每個(gè)數(shù)據(jù)幀中7個(gè)最重要的位(A6:0)是地址位,A6是MSB(最高位),首先被發(fā)送。下一個(gè)發(fā)送的位是讀/寫位(高電平寫,低電平讀),在傳輸?shù)刂泛妥x/寫位期間,PALE (編程地址鎖存使能)必須保持低電平,接著傳輸8 個(gè)數(shù)據(jù)位(D7: 0),如圖3所示。表1是對(duì)各參數(shù)的說(shuō)明。PDATA 在PCLK 下降沿有效。當(dāng)8位數(shù)據(jù)位中的最后一個(gè)字節(jié)位D0 裝入后,整個(gè)數(shù)據(jù)字才被裝入內(nèi)部配置寄存器中。經(jīng)過(guò)低電位狀態(tài)下編程的配置信息才會(huì)有效,但是不能關(guān)閉電源。

表1 串行接口時(shí)序說(shuō)明

參 數(shù) 名 稱符號(hào)/單位最小值說(shuō) 明PCLK頻率fCLOCK/MHz--PCLK低電平持續(xù)時(shí)間tCL,min/ns50PCLK保持低電平的最短時(shí)間PCLK高電平持續(xù)時(shí)間tCH,min/ns50PCLK保持高電平的最短時(shí)間PALE啟動(dòng)時(shí)間tSA/ns10PCLK轉(zhuǎn)到下降沿前,PALE保持低電平的最短時(shí)間PALE持續(xù)時(shí)間tHA/ns10PCLK轉(zhuǎn)到上升沿后,PALE保持低電平的最短時(shí)間PDATA啟動(dòng)時(shí)間tSD/ns10PCLK轉(zhuǎn)到下降沿前,PALE上數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好的最短時(shí)間PDATA持續(xù)時(shí)間tHD/ns10PCLK轉(zhuǎn)到下降沿后,PALE上數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好的最短時(shí)間上升時(shí)間trise/ns-PCLK和PALE上升時(shí)間的最大值下降時(shí)間tfall/ns-PCLK和PALE下降時(shí)間的最大值

   微控制器通過(guò)相同的接口也能讀出配置寄存器。首先,發(fā)送7位地址位,然后讀/寫位設(shè)為低電平,用來(lái)初始化讀回的數(shù)據(jù)。接著,CC1000從尋址寄存器中返回?cái)?shù)據(jù)。此時(shí),PDATA 用作輸出口,在讀回?cái)?shù)據(jù)期間(D7:0),微控制器必須把它設(shè)成三態(tài),或者在引腳開路時(shí)設(shè)為高電平。讀操作的時(shí)序如圖4所示。

圖3 CC1000寫操作的編程時(shí)序圖 圖4 CC1000讀操作的編程時(shí)序圖

4 與微控制器連接

  微控制器使用3個(gè)輸出引腳用于接口(PDATA、PCLK、PALE),與PDATA相連的引腳必須是雙向引腳,用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。提供數(shù)據(jù)計(jì)時(shí)的DCLK 應(yīng)與微控制器輸入端相連,其余引腳用來(lái)監(jiān)視LOCK 信號(hào)(在引腳CHP_OUT)。當(dāng)PLL 鎖定時(shí),該信號(hào)為邏輯高電平。圖5為P87LPC762單片機(jī)與CC1000接口示意圖。

P87LPC762單片機(jī)寫CC1000內(nèi)部寄存器的程序如下:

write_com(uchar addr,uchar com_data)//寫內(nèi)部寄存器子程序

{ char i;

addr

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