logo资料库

CC2430芯片详细中文使用手册.pdf

发布时间：2022-04-14 发布人：admin 分类：互联网 资料大小：11.84M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
第1页 / 共122页
第2页 / 共122页
第3页 / 共122页
第4页 / 共122页
第5页 / 共122页
第6页 / 共122页
第7页 / 共122页
第8页 / 共122页
资料共122页，剩余部分请下载后查看
    通往无线桥梁 无线世界先锋 ZigBee 无线 SOC 片上系统 CC2430/CC2431 中文使用说明手册 成都无线龙通讯科技有限公司 2008 年 6 月整理 声明：此手册由成都无线龙结合在实际开发过程中对芯片使用以及网络上各工程师对英 文手册的翻译整理而成，文中难免有错误及误差，如果你有兴趣完善本手册，请通过邮件 info@c51rf.com 把你的建议发给我们，我们及各使用此芯片工程师将非常感谢你的努力，谢谢! 成都无线龙通讯科技有限公司 http://www.c51rf.com http://www.rfmcu.cn info@c51rf.com 028-86786586 86615004 86617556(传真)
    通往无线桥梁 无线世界先锋 目 录 概 述 ...................................................................................................................................................... 4 第 1 章 CC2430/CC2431 片上系统...................................................................................................... 5 1.2 主要特性................................................................................................................................... 6 1.3 引脚和 I/O 口配置 ................................................................................................................... 7 1.4 SOC 无线 CC2430 之 8051 的 CPU 介绍........................................................................... 10 1.4.1 简介.............................................................................................................................. 11 1.4.2 复位.............................................................................................................................. 12 1.4.3 存储器.......................................................................................................................... 12 1.4.4 特殊功能寄存器......................................................................................................... 17 1.4.5 CPU 寄存器和指令集................................................................................................. 22 1.4.6 中断............................................................................................................................. 23 1.4.7 振荡器和时钟............................................................................................................. 27 1.5 外部设备................................................................................................................................ 27 1.5.1I/O 口 ............................................................................................................................ 27 1.5.2 DMA 控制器 ............................................................................................................... 34 1.5.3 MAC 定时/计数器....................................................................................................... 42 1.5.4 AES(高级加密标准)协处理器.................................................................................... 48 1.5.5 USART......................................................................................................................... 52 1.6 无线模块................................................................................................................................ 59 1.6.1 IEEE 802.15.4 调制方式 ............................................................................................ 61 1.6.2 选通命令...................................................................................................................... 62 1.6.3RF 寄存器..................................................................................................................... 62 1.6.4 中断.............................................................................................................................. 63 1.6.5 FIFO 存取.................................................................................................................... 64 1.6.6 DMA ............................................................................................................................ 65 1.6.7 接收模式...................................................................................................................... 65 1.6.8 FIFO 溢出.................................................................................................................... 66 1.6.10 总控和状态............................................................................................................... 66 1.6.11 解调器、符号同步器和数据判定 ........................................................................... 67 1.6.12 帧格式........................................................................................................................ 67 1.6.13 同步头........................................................................................................................ 68 1.6.14 帧长度域................................................................................................................... 69 1.6.15 MAC 协议数据单元.................................................................................................. 69 1.6.16 帧校验序列................................................................................................................ 69 1.6.17 RF 数据缓冲器.......................................................................................................... 70 1.6.18 地址识别................................................................................................................... 71 1.6.l9 应答帧......................................................................................................................... 72 1.6.20 无线控制状态机........................................................................................................ 73 1.6.21 MAC 安全操作.......................................................................................................... 74 1.6.22 线性中频和自动增益控制设置................................................................................ 74 1.6.23 接收信号强度指示器/能量检测............................................................................... 74 1.6.25 空闲信道评估............................................................................................................ 75 成都无线龙通讯科技有限公司 http://www.c51rf.com http://www.rfmcu.cn info@c51rf.com 028-86786586 86615004 86617556(传真)
    通往无线桥梁 无线世界先锋 1.6.26 频率和信道编程设置................................................................................................ 76 1.6.27 电压控制振荡器和锁相环自校准............................................................................ 76 1.6.28 输出功率编程设置.................................................................................................... 77 1.6.29 输入/输出匹配........................................................................................................... 77 1.6. 30 发送测试模式........................................................................................................... 77 1.6.31 印刷电路板设计建议................................................................................................ 79 1.6.32 天线的考虑................................................................................................................ 79 1.6.33 CSMA-CA/选通处理器 ............................................................................................ 80 1.6.34 无线寄存器................................................................................................................ 88 1.6.35 无线测试输出信号.................................................................................................. 101 1.7 系统考虑和指导方针........................................................................................................... 102 1.8 应用电路............................................................................................................................... 102 1.9 极限参数............................................................................................................................... 104 1.10 运行条件............................................................................................................................. 105 1.11 电气规范............................................................................................................................. 105 1.11.1 特性概述.................................................................................................................. 106 1.11.2RF 接收..................................................................................................................... 107 1.11.4 32MHz 晶体振荡器................................................................................................ 108 1.11.5 32.768kHz 晶体振荡器........................................................................................ 108 1.11.6 低能耗 RC 振荡器.................................................................................................. 109 1.11.7 高速 RC 振荡器..................................................................................................... 109 1.11.8 频率合成器............................................................................................................ 109 1.11.9 模拟温度传感器................................................................................................... 110 1.11.10 8~14 位 ADC......................................................................................................... 110 1.11.11 控制输入交流特性 ................................................................................................ 111 1.11.12SPI 交流特性 .......................................................................................................... 111 1.11.13 调试接口交流特性............................................................................................... 112 1.11.14 口输出交流特性.................................................................................................... 112 1.11.15 计数器输入交流特性............................................................................................ 113 1.11.16 直流特性................................................................................................................ 113 第 2 章 CC2430/CC2431 所涉及无线通信技术 .............................................................................. 114 2.1 清洁信道评估 CCA ............................................................................................................. 114 2.2 无线直接频谱技术 DSSS ................................................................................................... 114 2.3 载波侦听多点接入/冲突检测 CSMA/CA.......................................................................... 117 第 3 章 CC2431 无线定位引擎介绍 ................................................................................................ 119 成都无线龙通讯科技有限公司 http://www.c51rf.com http://www.rfmcu.cn info@c51rf.com 028-86786586 86615004 86617556(传真)
    通往无线桥梁 无线世界先锋 概 述 CC2430/CC2431 是 Chipcon 公司推出的用来实现嵌入式 ZigBee 应用的片上系统。它支持 2.4GHz IEEE 802.15.4/ZigBee 协议。根据芯片内置闪存的不同容量，提供给用户 3 个版本，即 CC2430-F32/64/128，分别对应内置闪存 32/6 4/128 KB。 成都无线龙 如图 1-1 所示，CC2430 片上系统的功能模块集成了 CC2420 RF 收发器、增强工业标准。 图 1-1 CC2430 片上系统的功能模块结构 位于挪威奥斯陆的 Chipcon 公司(已在 2006 年被美国德州仪器 TI 公司收购)，作为全球领先 的供应商，在低系统成本低功耗的射频芯片和网络型软件方面, 发布了实用的 CC2430/CC2431 产品家族，是世界上首个真正的单芯片 ZigBee 解决方案，这是世界上第一个真正意义上 SoC ZigBee 一站式产品，具有芯片可编程闪存以及通过认证的 ZigBee TM 协议栈，所有都集成在一 个硅片内。CC2431 也是 Chipcon 公司 SmartRF03 家族中的一个关键部分，基于 Chipcon 占主导 成都无线龙通讯科技有限公司 http://www.c51rf.com http://www.rfmcu.cn info@c51rf.com 028-86786586 86615004 86617556(传真)
    通往无线桥梁 无线世界先锋 地位的 CC2420 ZigBee 无线收发器其出货量已经超越 1 百万片。芯片尺寸是 7×7 mm，CC2431 表 现 出 了 相 当 清 晰 的 设 计 结 合 了 一 颗 强 大 的 鲁 棒 射 频 ， 可 编 程 的 微 控 制 器 ， 闪 存 和 IEEE802.15.4，ZigBee 软件兼容，所有都集成到一个易用并有效的一颗芯片上。CC2430/CC2431 SoC 家族包括 3 个不同产品 CC2430-F32，CC2430-F64 and CC2430-F128。 它们的区别在于内 置闪存的容量不同，以及针对不同 IEEE802.14.5/Zigbee 应用的成本优化。 Chipcon 公司的 ZigBee SoC 解决方案对于制造商是一个巨大的飞跃，产品面向家庭和楼宇 自动化，供暖、通风和空调系统，自动抄表，医疗设施，家庭娱乐，物流，和其它终端市场， 这些市场都可以使用相当便宜和低功耗的 CC2430/CC2431 系列无线通讯芯片。CC2430/CC2431 将让制造商开发出紧凑，高性能和可靠的无线网络产品，用该芯片作为在系统中的主动设备， 并减少上市时间以及将生产和测试成本降到最低。CC2430/CC2431 结合了市场领先的 Z-Stack ZigBee 协议软件和其它 Chipcon 公司的软件工具，成为市面上非常全面、具有竞争力的 ZigBee 解决方案。它提供了一个重要的设计优势并减少了工程风险。 市场研究公司 In-Stat 的 Joyce Putscher 说：“对于一个行业，全球标准在自动化应用市场产 生了很多的机会，完全的 SoC 解决方案对制造商用更少的专业技术增加无线容量提供了能力”。 “犹如 Chipcon 公司的 CC2430/CC2431，是真正的单芯片解决方案，将带来标准 ZigBeeTM 解决方案的成本降低，从而提升对 ZigBee 标准的市场可接受性和需求”。Pat Gonia 是 Honeywell 公司的前瞻技术实验室和 ZigBee 董事会的成员。还评价道“这是市场的一个必然之路”。 “从一开始，我们就给自己定位，不能仅仅宣传 ZigBee 解决方案，而是确实要付诸使用”。 Chipcon 公司的董事长 Geir Forre 讲道，“Chipcon 公司今天发布的产品，具有针对不同 ZigBee 适合方案的完整的开发工具。当其它供应商比较他们第一代方案时，Chipcon 已经拥有了 2 代 ZigBeeTM，并逐渐会有第 3 或第 4 代。事实上 Chipcon 公司是 ZigBee 协会的发起者并已经达 到了全球第一个符合 IEEE 802.15.4 协议的射频芯片，也是全球第一个一站式解决方案，世界领 先的 ZigBee 软件绝不是一个简单的偶合，它寄予我们实现真正市场领先方案的厚望。” CC2430/CC2431 表明 Chipcon 公司第 2 代 ZigBeeTM 平台和真正的 SoC 解决方案，结合了 行业中领先的射频 2.4GHz 收发器和符合 IEEE 802.15.4 协议的 CC2420，具有工业级，集成小体 积的 8051 微处理器，CC2430/CC2431 SoC 家族包括 3 个产品：CC2430-F32, CC2430-F64 和 CC2430-F128。区别在于内置闪存的容量不同有 32，64 和 128K 字节；并具有 8K 的 RAM 和其 他强大的支持特性。CC2430/CC2431 基于 Chipcon 公司的 SmartRF 技术平台采用 0.18 微米 CMOS 工艺生产工作在 7×7mm，48PIN 封装下，在接收和发射模式下，电流损耗分别低于 27mA 或 25mA。CC2430/CC2431 对于那些要求非常长的电池寿命的应用，其休眠模式和短时间的转换 到主动模式，使之能够成为最理想的解决方案。这个配置可以被应用于所有 ZigBeeTM 的无线 网络节点，包括 Coordinators, Routers and End devices。 第 1 章 CC2430/CC2431 片上系统 CC2430/CC2431 采用增强型 8051 MCU、32/64/128 KB 闪存、8KB SRAM 等高性能模块， 并内置了 ZigBee 协议栈。加上超低能耗，使得它可以用很低的费用构成 ZigBee 节点，具有很 强的市场竞争力。 成都无线龙通讯科技有限公司 http://www.c51rf.com http://www.rfmcu.cn info@c51rf.com 028-86786586 86615004 86617556(传真)
    通往无线桥梁 无线世界先锋 1.2 主要特性 CC2430/CC2431 是一颗真正的系统芯片(SoC)CMOS 解决方案。这种解决方案能够提高性 能并满足以 ZigBee 为基础的 2.4GHz ISM 波段应用对低成本，低功耗的要求。它结合一个高性 能 2.4GHz DSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和一颗工业级小巧高效的 8051 控制器。 CC2430/CC2431 芯片延用了以往 CC2420 芯片的架构，在单个芯片上整合了 ZigBee 射频 (RF)前端、内存和微控制器。它使用 1 个 8 位 MCU（8051），具有 32/64/128 KB 可编程闪存和 8 KB 的 RAM，还包含模拟数字转换器(ADC)、几个定时器（Timer）、AES128 协同处理器、看 门狗定时器（Watchdog Timer）、32 kHz 晶振的休眠模式定时器、上电复位电路(Power On Reset)、 掉电检测电路(Brown Out Detection)以及 21 个可编程 I/O 引脚。 CC2430/CC2430 区别在于：只有 CC2431 有定位跟踪引擎，CC2430 无定位跟踪引擎。 除了以上其它外，在外观上 CC2430 与 CC2431 完全一样的。 CC2430/CC2431 芯片采用 0.18μm CMOS 工艺生产，工作时的电流损耗为 27 mA；在接收 和发射模式下，电流损耗分别低于 27 mA 或 25 mA。CC2430/CC2431 的休眠模式和转换到主动 模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。 CC2430/CC2431 芯片的主要特点如下： ●高性能、低功耗的 8051 微控制器内核； ●适应 2.4GHzIEEE 802.15。4 的 RF 收发器； ●极高的接收灵敏度和抗干扰性能； ●32/64/128 KB 闪存； ●8 KB sRAM，具备在各种供电方式下的数据保持能力； ●强大的 DMA 功能； ●只需极少的外接元件； ●只需一个晶体，即可满足组网需要；电流消耗小(当微控制器内核运行在 32 MHz 时。Rx 为 27 mA，Tx 为 25 mA)； ●掉电方式下，电流消耗只有 O.9ｕA，外部中断或者实时钟(RTc)能唤醒系统； ●挂起方式下，电流消耗小于 O.6ｕA，外部中断能唤醒系统； ●硬件支持避免冲突的载波侦听多路存取(csMA cA)； ●电源电压范围宽(2.O～3.6 V)； ●支持数字化的接收信号强度指示器/链路质量指示(RssI/LQI)； ●电池监视器和温度传感器； ●具有 8 路输入 8～14 位 ADC； ●高级加密标准(AEs)协处理器； ●2 个支持多种串行通信协议的 usART； ●看门狗； ●1 个 IEEE 802.5.4 媒体存取控制(MAc)定时器； ●1 个通用的 16 位和 2 个 8 位定时器； ●支持硬件调试； 成都无线龙通讯科技有限公司 http://www.c51rf.com http://www.rfmcu.cn info@c51rf.com 028-86786586 86615004 86617556(传真)
    通往无线桥梁 无线世界先锋 ●21 个通用 I/0 引脚，其中 2 个具有 20mA 的电流吸收或电流供给能力； ●提供强大、灵活的开发工具； ●小尺寸 QLP 48 封装，7 mm×7mm。 1.3 引脚和 I/O 口配置 图 1- 2 为 CC2430/CC2431 的顶视图。其中，外露的芯片安装衬垫必须连接到 PCB 的接地 层，芯片通过该处接地。其引脚的具体描述如表 1-l 所列。 CC2430/CC2431 具有 CC2420 RF 接收器以及增强性能的 8051 MCU、8KB RAM 等，其增 强的 8051 MCU 核的性能是工业标准 8051 核性能的 8 倍。CC2430/CC2431 还具备直接存储器 定址(DMA)功能(它能够被用于减轻 8051 微控制器内核对数据搬移，因此提高了芯片整体的性 能)、可编程看门狗定时器、AES-128 安全协处理器、多达 8 输入的 8-14 位 ADC、USART、睡 眠模式定时、上电复位、掉电检测电路(Brown Out Detection)、21 个可编程 I/O 管脚等，两个可 编程的 USART 用于主/从 SPI 或 UART 操作，如图 2.1 所示。带外部功放的 CC2430/CC2431 参 考设计可提供+10dBm 的输出功率。 CC2431 片上系统(SoC)由 CC2430 加上 Motorola 的基于 IEEE 802.15.4 标准的无线电定位引 擎组成。 CC2431 和 CC2430 地最大区别在于 CC2431 具有包括 Motorola 的有许可证的定位检 测硬件核心。 采用该核心，可以实现 0.25 米的定位分辨率和 3 米左右的定位精度，这个精度已经大大高 于卫星定位的精度，定位时间小于 40 微秒。采用 CC2431 组成定位系统，需要有最少 3 个参考 节点组成一个无线定位网络。 CC2430/CC2431 芯片采用 7 mm×7mm QLP 封装，共有 48 个引脚(如图 1-2 所示)。全部引 脚可分为 I/O 端口线引脚、电源线引脚和控制线引脚三类。 成都无线龙 成都无线龙通讯科技有限公司 http://www.c51rf.com http://www.rfmcu.cn info@c51rf.com 028-86786586 86615004 86617556(传真)
    通往无线桥梁 无线世界先锋 1)I/O 端口线引脚功能 图 1-2 CC2430 顶视图 CC2430/CC2431 有 21 个可编程的 I/O 口引脚，P0、P1 口是完全的 8 位口，P2 口只有 5 个 可使用的位。通过软件设定一组 SFR 寄存器的位和字节，可使这些引脚作为通常的 I/O 口或作 为连接 ADC、计时器或 USART 部件的外围设备 I/O 口使用。 I/O 口有下面的关键特性： ◆ 可设置为通常的 I/O 口，也可设置为外围 I/O 口使用。 ◆ 在输入时有上拉和下拉能力。 ◆ 全部 21 个数字 I/O 口引脚都具有响应外部的中断能力。如果需要外部设备，可对 I/O 口引脚产生中断，同时外部的中断事件也能被用来唤醒休眠模式。 1～6 脚（P1_2～ P1_7）：具有 4 mA 输出驱动能力。 8～9 脚（P1_0～P1_1）：具有 20 mA 的驱动能力。 11～18 脚（P0_0 ～P0_7）：具有 4 mA 输出驱动能力。 43，44，45，46，48 脚（P2_4，P2_3，P2_2，P2_1，P2_0）：具有 4 mA 输出驱动能力。 2)电源线引脚功能 7 脚（DVDD）：为 I/O 提供 2.0～3.6 V 工作电压。 20 脚（AVDD_SOC）：为模拟电路连接 2.0～3.6 V 的电压。 23 脚（AVDD_RREG）：为模拟电路连接 2.0～3.6 V 的电压。 24 脚（RREG_OUT）：为 25，27～31，35～40 引脚端口提供 1.8 V 的稳定电压。 25 脚 (AVDD_IF1 )：为接收器波段滤波器、模拟测试模块和 VGA 的第一部分电路提供 1.8 V 电压。 27 脚（AVDD_CHP）：为环状滤波器的第一部分电路和充电泵提供 1.8 V 电压。 28 脚（VCO_GUARD）：VCO 屏蔽电路的报警连接端口。 29 脚（AVDD_VCO）:为 VCO 和 PLL 环滤波器最后部分电路提供 1.8 V 电压。 30 脚（AVDD_PRE）:为预定标器、Div 2 和 LO 缓冲器提供 1.8 V 的电压。 31 脚（AVDD_RF1）: 为 LNA、前置偏置电路和 PA 提供 1.8 V 的电压。 33 脚（TXRX_SWITCH）: 为 PA 提供调整电压。 35 脚（AVDD_SW）:为 LNA/PA 交换电路提供 1.8 V 电压。 36 脚（AVDD_RF2）:为接收和发射混频器提供 1.8 V 电压。 37 脚（AVDD_IF2）:为低通滤波器和 VGA 的最后部分电路提供 1.8 V 电压。 38 脚（AVDD_ADC）:为 ADC 和 DAC 的模拟电路部分提供 1.8 V 电压。 39 脚（DVDD_ADC）:为 ADC 的数字电路部分提供 1.8 V 电压。 40 脚（AVDD_DGUARD）:为隔离数字噪声电路连接电压。 成都无线龙通讯科技有限公司 http://www.c51rf.com http://www.rfmcu.cn info@c51rf.com 028-86786586 86615004 86617556(传真)
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    最新资料