内嵌8051的FSK收发器芯片CC1010

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网 关键字:内嵌  8051  收发  收发器
摘要:基于内嵌8051单片机的无线收发器芯片CC1010是315/433/868和915MHz ISM频段(300MHz~1000MHz)无线收发电路,该器件的灵敏度为-109dBm,可编程输出功率为-20dBm~10dBm,采用FSK调制时,数据速率可达76.8kbit/2。CC1010采用2.7~3.6V低电源工作,符合EN300220和EN300220 规范。文中介绍了CC1010的功能、原理和应用电路。 关键词:无线收发器;微控制器;FSK C1010 1 芯片封装及引脚功能 CC1010是基于Chipcon's Smart RF技术、内嵌8051单片机且带有32kB Flash 程序存储器的单片可编程UHF收发器芯片。它仅需要少数几个外接元件,因而外围电路连接十分简单,特别适合计算机遥测遥控、安防、家庭自动化、汽车仪表数据读取等无线数据发射/接收系统中使用。CC1010采用TQFP-64封装,各引脚功能如表1所列。 表1 CC1010引脚功能 引 脚 符 号 功 能 1,2,6,12,15 AVDD 模拟电路电源(用于ADC,混频器,IF,LNA,PA) 3,7,8,9,16,17,22,64 AGND 模拟电路地 4 RF-IN 射频信号输入(AC耦合) 5 RF-OUT 射频信号输出到天线 10 L1 VCO谐振回路接入端 11 L2 VCO谐振回路输入端 13 CHP_OUT 通过该端充电泵电流输出到回路滤波器 14 R_BIAS 接偏置电阻(82kΩ,%26;#177;1%) 18 XOSC_Q1 3~24MHz晶振输入 19 XOSC_Q2 3~24MHz晶振输出 20 XOSC32_Q2 32kHz晶振输出 21 XOSC32_Q1 32kHz晶振输入 23,24,32,41,49 DGND 数字地 25 POR_E 电源导驼复位使能端,0为不使能电源导通复位;1为使能电源导通复位 26,35,36,37,38,39,42,45,53,54,55 P1.0P1.4,P2.2,P2.3,P2.5,P1.5,P1.6,P1.7,P2.6,P2.7 8051 I/O 27,28 P2.0,P2.1 8051 I/O和RXD1(O),TXD1(O) 29,30,31,46,47,48 P3.5,p3.4,P3.3,P3.2,P3.1,P3.0 8051 I/O和PWM3 T1(I),PWM2(O)T0(I),INT1(I),INT0(I),TXD0(O),RXD0(I) 33,34,51,52 P0.0,P0.1,P0.2,P0.3 8051 I/O和SCK(O),MO(O)SI(I),MI(I)SO(O) 40,50 DVDD 数字电源 58 PROG 8051 I/O 59 RESET 8051 I/O 60 DVDD 8051 I/O 61 AD0 8051ADC输入0 62 AD1 8051ADC输入1 63 AD2 8051ADC输入,2,RSSI(O)IF(O) 2 内部结构与工作原理 CC1010芯片内含微控制器和收发器电路。其中微控制器以8051为核心,同时内嵌32kB Flash、2048+128Byte SRAM、3通道10bit ADC、4定时器/2PWMs、 2UARTs、RTC、看门狗、SPI、DES编码和26个通用I/O,芯片收发器部分的内部结构框图如图1所示。其中接收器部分由低噪声放大器(LNA)、混频器(MIXER)、中频放大器(IF)、解调器(MODEM)、解码器(CODEC)组成。发射器部分由功率放大器(PA)、PLL(VCO、充电泵、分频器)等电路组成。在接收模式中,CC1010被配置成超外差式接收机。RF输入信号被低噪声放大器放大,并经混频器变换成中频(IF)。在中频级,经变换的信号在送入解调器之前被放大和滤波,然后将解调器输出的数字数据送入微控制器进行处理。 在发射模式下,芯片内部压控振荡器(VCO)的输出信号直接送入功率放大器,RF输出是由微控制器的数字比特流频移键控形成的。其频率合成器产生的本振信号在接收模式时被送到混频器MIXER然后在发射模式时馈送到功率放大器。芯片中的频率合成器由晶体振荡器、相位检波器、充电泵、VCO和分频器组成。外接晶体必须连接到芯片的XOSC端,同时VCO也需要外接一个外部电感。具体设计时,CC1010芯片的工作状态设置一般由芯片内的微控制器来完成。 3 应用电路设计 不同工作频率下,CC1010外围电路的元器件参数值也不完全相同,表2所列是不同频率时的具体参数。CC1010的典型应用电路图如图2所示。 表2 不同工作频率时的元器件参数值 ltem 315MHz  433MHz 868MHz 915MHz C31 TBDpF,5%,COG,0603 10pF,5%,COG,0603 8.2pF,5%,COG,0603 8.2pF,5%,COG,0603 C41 TBDpF,5%,COG,0603 6.8pF,5%,COG,0603 Not used Not used C42 TBDpF,5%,COG,0603 8.2pF,5%,COG,0603 10PF,5%,COG,0603 10pF,5%,COG,0603 C171 18pF,5%,COG,0603 18pF,5%,COG,0603 18pF,5%,COG,0603 18pF,5%,COG,0603 C181 18pF,5%,COG,0603 18pF,5%,COG,0603 18pF,5%,COG,0603  18pF,5%,COG,0603 L32 TBDnH,10%,0805 68nH,10%,0805(Coilcraft 0805CS-680XKBC) 12nH,10%,0805(Coilcraft 0805CS-120XKBC) 12nH,10%,0805(Coilcratf0805CS-120XKBC) L41 TBDnH,10%,0805 6.2nH,10%,0805(Coilcraft0805HQ-6N2XKBC) 2.5mnH,10%,0805(Coilcraft0805CS-120XKBC) 2.5nH,10%,0805(Coilcraft0805HQ-2N5XKBC) L101 TBDnH,5%,0805 27nH,10%,0805(KoaKL732ATE27NJ) 3.3nH,5%,0805(KoaKL732ATE3N3C) 3.3nH,5%,0805(KoaKL732ATE3N3C) R131 82kΩ,1%,0603 82kΩ,1%,0603 82kΩ,1%,0603 82kΩ,1%,0603 XTAL 14.7456MHz crystal,16pF load 14.7456MHz crystal,16pF load  14.7456MHz crystal,16pF load 14.7456MHz crystal,16pF load 为使用户能够得到最好的性能,设计时可使用可编程组态寄存器,具体可编程的关键参数如下: ●接收和发射模式 ●RF输出功率电平 ●频率合成关键参数(如RF输出频率,FSK调制频率分离偏差,晶振基准频率) ●低功耗模式 ●基准振荡器在低功耗模式中启动或关闭 ●数据速率和数据形式选择等。 图2 CC1010应用电路图 利用Chipcon Compononts公司提供给CC1010用户一个Smart RF Studio (Windows界面)软件的可选择产生设置CC1010工作状态所需的数据,这些数据必须输入到微控制器中,然后通过编程输入到CC1010的可编程组态寄存器中,以完成对CC1010工作状态的设置。同时Smart RF Studio 也可以给用户提供PLL回路和输入/输出匹配电路所需的元件参数。 由于CC1010的应用电路通常工作在较高的频率,因而对PCB的板面设计较为敏感。为此,Chipcon仔细地设计了CC1010EM评估板的PCB板面,用户可以拷贝并运用于自己的PCB设计中。PCB采用4层板,材料为FR-4。PCB厚1.6mm,第1层是顶部,4层在底部。第1层和第4层用来布局电路导线,2层是接地板,3层是电源布线板。所有没有用作布线的面积均应用铜填满并连接到地以提供RF屏蔽。地板通过通孔与所有的层连接在一起。CC1010的去耦电容和VCO电感(L101)应放在底板面,其它元器件则应放在第1层。

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