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802.15.4////ZigBeeZigBeeZigBeeZigBee™™™™ 的真正片上系统解决方案
802.15.4
2.42.42.42.4GHzGHzGHzGHzIEEEIEEEIEEEIEEE802.15.4
802.15.4
的真正片上系统解决方案
的真正片上系统解决方案
的真正片上系统解决方案
应用
● 2.4GHzIEEE802.15.4系统
● ZigBee™系统
● 家庭/楼宇自动化
● 工业控制和监测
产品描述
CC2430CC2430CC2430CC2430有三种不同的版本:CC2430-
F32/64/128,分别对应 32/64/128 KB 的 闪 存 。
CC2430CC2430CC2430CC2430是一个真正的片上系统(SoC)解 决
方案,专门针对 IEEE 802.15.4 和 ZigBee™应
用,它可以用很低的费用构成 ZigBee 节 点 。
CC2430CC2430CC2430CC2430结合了领先的 CC2420CC2420CC2420CC2420RF 收发器,
业界标准的增强 8051MCU,32/64/128 KB 的
闪 存 ,8 KB 的 RAM 和其它许多强大的功能,
再加上图 8 无线/Chipcon 所示的业界领先
ZigBee™协议栈(Z 协 议 栈 )。
CC2430CC2430CC2430CC2430 提 供 了 市 场 最 有 竞 争 力 的
ZigBee™解决方案。CC2430CC2430CC2430CC2430特别适合于要
求超低功耗的系统,这通过不同的操作模式
保证,操作模式之间的短转换时间进一步保
证了低功耗。
主要功能
● 高性能和低功耗的 8051 微控制器内核
● 适应 2.4 GHz IEEE 802.15.4 的 RF 收发
器(业界领先的 CC2420 无线电内核)
● 极高的接收灵敏度和抗干扰性能
●
●
32、64 或 128 KB 的系统内可编程闪存
8 KB SRAM,4 KB 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
● 只需一个晶振,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 0.9 μA;外
部中断或 RTC 能唤醒系统
● 挂起方式下,电流消耗小于 0.6 μA,外
部中断能唤醒系统
● 低功耗无线传感网络
● PC外设
● 机顶盒和远程控制
● 消费型电子
● 从低功耗模式到活动模式转换时间极短,
使得低占空比系统中的平均功耗超低
● 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(2.0~3.6V)
● 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
●
● 看门狗
●
2 个支持多种串行通信协议的强大 USART
1 个 IEEE 802.5.4 媒体存取控制(MAC)定
时器,一个通用的 16 位和 2 个 8 位定时器
● 支持硬件调试
●
21 个通用 I/O 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 QLP48 封装,7mm×7mm
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目录
1111、缩略语....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................5555
2222、参考书目....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................7777
3333、寄存器约定....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................8888
4444、功能(接前页)....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................9999
4.1 高性能、低功耗的 8051 微控制器........................................................................................9
4.2 高达 128 KB 的非易失性编程存储器和 2x4 KB 的数据存储器........................................9
4.3 硬件 AES 加密/解密............................................................................................................... 9
4.4 外设功能..................................................................................................................................9
4.5 低功耗......................................................................................................................................9
4.6 802.15.4 MAC 硬件支持.........................................................................................................9
4.7 集成的 2.4GHz DSSS 数字无线电........................................................................................ 9
5555、极限参数............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................10101010
6666、运行条件............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................10101010
7777、电气规范............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................11111111
7.1 一般特性................................................................................................................................12
7.2 RF 接收.................................................................................................................................. 13
7.3 RF 发送.................................................................................................................................. 14
7.4 32 MHz 的晶振......................................................................................................................14
7.5 32.768 kHz 的晶振................................................................................................................ 15
7.6 低功耗 RC 振荡器................................................................................................................ 15
7.7 高速率 RC 振荡器................................................................................................................ 16
7.8 频率合成器的特点................................................................................................................16
7.9 模拟温度传感器....................................................................................................................17
7.10 8-14 位 ADC........................................................................................................................ 17
7.11 控制 AC 的特点.................................................................................................................. 18
7.12 SPI AC 的特点.....................................................................................................................19
7.13 调试接口 AC 的特点.......................................................................................................... 20
7.14 端口输出 AC 的特点.......................................................................................................... 20
7.15 定时器输入 AC 的特点...................................................................................................... 21
8888、引脚和 I/OI/OI/OI/O 端口配置............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................22222222
9999、电路描述............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................24242424
9.1 CPU 和外设........................................................................................................................... 25
9.2 无线电....................................................................................................................................26
10101010、电源管理....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................27272727
11111111、应用电路....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................28282828
11.1 输入/输出匹配.....................................................................................................................28
11.2 偏置电阻.............................................................................................................................. 28
11.3 晶振...................................................................................................................................... 28
11.4 稳压器.................................................................................................................................. 28
11.5 电源的去耦和过滤..............................................................................................................28
805180518051 CPUCPUCPUCPU................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................31313131
12.1 8051 CPU 简介....................................................................................................................31
12.2 复位......................................................................................................................................31
12.3 存储器..................................................................................................................................31
12121212、8051
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12.4 SFR 寄存器..........................................................................................................................42
12.5 CPU 寄存器......................................................................................................................... 45
12.6 指令集总结..........................................................................................................................47
12.7 中断......................................................................................................................................51
12.8 振荡器和时钟......................................................................................................................61
12.9 调试接口..............................................................................................................................61
12.10 RAM...................................................................................................................................65
12.11 闪存存储器........................................................................................................................65
12.12 内存仲裁器........................................................................................................................65
13131313、外设....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................68686868
13.1 I/O 端口................................................................................................................................68
13.2 DMA 控制器........................................................................................................................85
13.3 16 位定时器,定时器 1......................................................................................................96
13.4 MAC 定时器(定时器 2)...............................................................................................108
13.5 睡眠定时器........................................................................................................................115
13.6 8 位定时器 3 和定时器 4..................................................................................................116
13.7 ADC....................................................................................................................................125
13.8 随机数发生器....................................................................................................................131
13.9 AES 协处理器................................................................................................................... 133
13.10 电源管理..........................................................................................................................138
13.11 上电复位和布朗探测输出探测器..................................................................................141
13.12 看门狗定时器..................................................................................................................142
13.13 USART.............................................................................................................................144
13.14 闪存控制器......................................................................................................................154
14141414、无线电............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................161161161161
14.1 IEEE802.15.4 调制格式....................................................................................................162
14.2 命令选通............................................................................................................................163
14.3 RF 寄存器..........................................................................................................................163
14.4 中断....................................................................................................................................163
14.5 FIFO 访问.......................................................................................................................... 166
14.6 DMA...................................................................................................................................167
14.7 接收模式............................................................................................................................167
14.8 RXFIFO 溢出.....................................................................................................................168
14.9 发送模式............................................................................................................................169
14.10 常用控制和状态..............................................................................................................169
14.11 解调器,符号同步和数据判定......................................................................................170
14.12 帧格式..............................................................................................................................170
14.13 同步头..............................................................................................................................171
14.14 帧长度域..........................................................................................................................172
14.15 MAC 协议数据单元........................................................................................................172
14.16 帧校验序列......................................................................................................................172
14.17 RF 数据缓冲器...............................................................................................................173
14.18 地址识别..........................................................................................................................174
14.19 应答帧..............................................................................................................................175
14.20 无线控制状态机..............................................................................................................176
14.21 MAC 安全操作(加密与验证).................................................................................. 179
14.22 线性中频和自动增益控制设置......................................................................................179
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14.23 接收信号强度指示器/能量检测.................................................................................... 179
14.24 链路质量指示..................................................................................................................179
14.25 空闲通道评估..................................................................................................................180
14.26 频率和通道编程设置......................................................................................................180
14.27 电压控制振荡器和锁相环自校准................................................................................. 181
14.28 输出功率编程设置..........................................................................................................181
14.29 输入/输出匹配.................................................................................................................181
14.30 发送测试模式..................................................................................................................182
14.31 系统考虑和指南..............................................................................................................184
14.32 PCB 设计建议................................................................................................................. 186
14.33 天线的考虑......................................................................................................................186
14.34 CSMA-CA/选通处理器.................................................................................................. 187
14.35 无线寄存器......................................................................................................................199
15151515、无线测试输出信号............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................216216216216
16161616、稳压器............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................217217217217
16.1 稳压器上电........................................................................................................................217
17171717、评估软件............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................217217217217
18181818、寄存器概述............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................218218218218
19191919、封装描述(QLPQLPQLPQLP 48484848).................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 221221221221
19.1 推荐封装 PCB 设计(QLP 48)..................................................................................... 222
19.2 装热属性............................................................................................................................222
19.3 锡信息................................................................................................................................222
19.4 料管规格............................................................................................................................223
20202020、订购信息............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................223223223223
21212121、常用信息............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................223223223223
21.1 文件历史............................................................................................................................223
21.2 产品状态定义....................................................................................................................224
21.3 声明....................................................................................................................................224
21.4 商标....................................................................................................................................224
21.5 支持生命的政策................................................................................................................224
22222222、地址信息............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................225225225225
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1111、缩略语
模拟数字转换器
高级加密标准
自动增益控制
工业和商业无线电协会
二进制编码的十进制
误码率
掉电检测
材料清单
密码块链接
空闲信道评估
计数器模式+ CBC-MAC
密码反馈
联邦法规
互补金属氧化物半导体
中央处理器单元
循环冗余校验
ADC
AES
AGC
ARIB
BCD
BER
BOD
BOM
CBC
CBC-MAC 密码块链接信息验证代码
CCA
CCM
CFB
CFR
CMOS
CPU
CRC
CSMA-CA 载波监听多路访问/冲突防止
CSP
CTR
CW
DAC
DC
DMA
DSM
DSSS
ECB
EM
ESD
ESR
ETSI
EVM
FCC
FCF
FCS
FFCTRL
FIFO
HSSD
CSMA/CA 选通处理器
计数器模式(加密)
连续波
数字/模拟转换器
直流
直接存储器存取
Delta Sigma 调制器
直接序列扩频
电子密码本(加密)
评估模块
静电放电
等效串联电阻
欧洲电信标准协会
误差矢量幅度
联邦通信委员会
帧控制域
帧校验序列
FIFO 和帧控制
先进先出
高速串行数据
I/O
I/Q
IEEE
IF
IOC
ISM
ITU-T
IV
IRQ
JEDEC
KB
Kbps
LC
LFSR
LNA
LO
LQI
LSB
LSB
MAC
MAC
MCU
MFR
MHR
MIC
MISO
MPDU
MOSI
MSB
MSDU
MUX
NA
NC
OFB
O-QPSK
PA
PCB
PER
PHR
输入/输出
同相/正交相
电气和电子工程师协会
中频
I/O 控制器
工业、科学、医疗
国际电信联盟-电信标准局
初始化向量
中断请求
电子工程设计发展联合会议
1024 字节
千比特每秒
电感-电容
线性反馈移位寄存器
低噪声放大器
本机振荡器
链路质量指示
最低有效位/字节
最低有效字节
媒体访问控制
信息验证代码
微控制器单元
MAC 尾
MAC 头
信息完整性代码
主机输入从机输出
MAC 层协议数据单元
主机输出从机输入
最高有效字节
MAC 层服务数据单元
复用器
不可用
未连接
输出反馈(加密)
偏移-正交相移键控
功率放大器
印刷电路板
封装错误率
PHY 首部
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PHY
PLL
PM{0-3}
PMC
POR
PSDU
PWM
QLP
RAM
RBW
RC
RCOSC
RF
RoHS
RSSI
RTC
RX
SCK
SFD
SFR
SHR
SINAD
SP
SRAM
ST
T/R
T/R
TBD
THD
TX
UART
USART
VCO
VGA
WDT
XOSC
物理层
锁相环
供电模式 0-3
电源管理控制器
上电复位
PHY 服务数据单元
脉宽调制器
无铅封装
随机存储器
分辨率带宽
电阻-电容器
RC 振荡器
射频
有害物质限制
接收信号强度指示器
实时时钟
接收
串行时钟
帧首定界符
特殊功能寄存器
同步首部
信号-噪声及失真比
串行外设接口
静态随机存储器
睡眠计时器
发送/接收
磁带和卷轴
待决定/待界定
总谐波失真
发送
通用异步收发器
通用同步/异步收发器
电压可控振荡器
可变增益放大器
看门狗
晶振
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2222、参考书目
[1]
IEEE std. 802.15.4 – 2003:低速率无线个人区域网络(LR-WPANs)的无线媒体访问
(MAC)和物理层(PHY)。
http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.15.4-2003.pdf
[2] NIST FIPS Pub 197:高级加密标准(AES),联邦信息处理标准出版物 197,美国商务
部/ N.I.S.T.,2001 年 11 月 26 日。可从 NIST 网站上获得。
http://csrc.nist.gov/publications/fips/fips197/fips-197.pdf
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3333、寄存器约定
每个 SFR 寄存器在一个表中分别描述,表的标题用以下格式给定:寄存器名(SFR 地址 )
-寄存器描述。
每个 RF 寄存器在一个表中分别描述,表的标题用以下格式给定:寄存器名(XDATA 地
址 )。
在寄存器描述中,每个寄存器位以一个符号表示,表示寄存器位的访问模式。寄存器的
值总是以二进制表示法给定,除非前缀是“0x”,表示十进制记数法。
标志
R/W
R
R0
R1
W
W0
W1
H0
H1
访问模式
读/写
只读
读 0
读 1
只写
写 0
写 1
硬件清除
硬件设置
表 1 寄存器位约定
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