CC2530芯片簡介

CC2530(無線片上系統(tǒng)單片機) 是用于IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE應用的一個真正的片上系統(tǒng)( SoC)解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網(wǎng)絡模塊。CC2530結合了領先的2.4GHz的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標準的增強型8051單片機，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8KB RAM和許多其他強大的功能。根據(jù)芯片內(nèi)置閃存的不同容量，CC2530有4種不同的型號：CC2530F32/64/128/256，編號擴展名分別具有32KB/64KB/ 128KB/256KB的閃存。CC253具有不同的運行模式，使得它尤其適應超低功耗要求的系統(tǒng)。運行模式之間的轉換時間短進一步確保了低能源消耗。

CC2530F256結合了TI(德州儀器)公司的ZigBee協(xié)議棧Z-Stack，提供了一個強大和完整的ZigBee解決方案。CC2530F64結合了TI公司的協(xié)議棧Remo TI， 更好地提供了一個強大和完整的ZigBeeRF4CE遠程控制解決方案。

1.主要特性

1)高性能、低功耗且具有代碼預取功能的8501微控制器內(nèi)核。

2)符合2.4GHz IEEE 802.15.4標準的優(yōu)良的無線接收靈敏度和抗干擾性能2.4G RF收發(fā)器。

3)低功耗。

①主動模式RX (CPU空閑)：24 mA。

②主動模式TX在ldBm (CPU空閑)：29mA。

③供電模式1 (4μs喚醒)：0.2 mA。

④供電模式2(睡眠定時器運行)：1μA。

⑤供電模式3(外部中斷)：0.4μA。

⑥寬電源電壓范圍(2- 3.6 V)。

4)支持硬件調試。

5)支持精確的數(shù)字化RSSI幾QI和強大的5通道DMA。

6) IEEE 802.5.4 MAC定時器，通用定時器。

7)具有IR發(fā)生電路。

8)具有捕獲功能的32kHz睡眠定時器。

9)硬件支持CSMA/CA功能。

10)具有電池監(jiān)視功能和溫度傳感功能。

11)具有8路輸入和可配置分辨率的12位ADC。

12)集成AES安全協(xié)處理器。

13)兩個支持多種串行通信協(xié)議的強大USART。

14) 21個通用Do引腳(19X4 mA，2X20 mA)。

15)看門狗定時器。

16)強大靈活的開發(fā)工具。

2.內(nèi)部結構

CC2530芯片大致可以分為以下幾個部分： CPU和內(nèi)存相關的模塊;外設、時鐘和電源管理相關的模塊以及無線電相關的模塊。

(1) CPU和內(nèi)存

CC253x系列芯片中使用的8051 CPU內(nèi)核是一個單周期的8051兼容內(nèi)核。它有3種不同的內(nèi)存訪問總線(SFR，DATA和CODE/XDATA)， 單周期訪問SFR、DATA和主SRAM。它還包括一個調試接口和一個1 8輸入擴展中斷單元。

中斷控制器總共提供了18個中斷源，分為6個中斷組，每個與4個中斷優(yōu)先級之一相關。當設備從活動模式回到空閑模式，任一中斷服務請求就被激發(fā)。一些中斷還可以從睡眠模式(供電模式1-3)喚醒設備。

內(nèi)存仲裁器位于系統(tǒng)中心，因為它把CPU和DMA控制器和物理存儲器以及所有外設連接起來。內(nèi)存仲裁器有4個內(nèi)存訪問點，每次訪問可以映射到3個物理存儲器之一：一個8KB SRAM、閃存存儲器和XREG/SFR寄存器。它負責執(zhí)行仲裁，并確定同時訪問同一個物理存儲器之間的順序。

8KB SRAM映射到DATA存儲空間和部分XDATA存儲空間。8KB SRAM是一個超低功耗的SRAM，即使數(shù)字部分掉電(供電模式2和3)也能保留其內(nèi)容。這是對于低功耗應用來說很重要的一個功能。

32KB/64KB/128KB/256Kl3閃存塊為設備提供了內(nèi)電路可編程的非易失性程序存儲器，映射到XL- ATA存儲空間。除了保存程序代碼和常量以外，非易失性存儲器允許應用程序保存必須保留的數(shù)據(jù)，這樣設備重啟之后可以使用這些數(shù)據(jù)。使用這個功能，例如可以利用已經(jīng)保存的網(wǎng)絡具體數(shù)據(jù)，就不需要經(jīng)過完全啟動、網(wǎng)絡尋找和加入過程。

(2)時鐘和電源管理

數(shù)字內(nèi)核和外設由一個1.8V低差穩(wěn)壓器供電。它提供了電源管理功能，可以實現(xiàn)使用不同供電模式的長電池壽命的低功耗運行。有5種不同的復位源來復位設備。

(3)外設

CC2530包括許多不同的外設，允許應用程序設計者開發(fā)先進的應用。

調試接口執(zhí)行一個專有的兩線串行接口，用于內(nèi)電路調試。通過這個調試接口，可以執(zhí)行整個閃存存儲器的擦除、控制使能哪個振蕩器、停止和開始執(zhí)行用戶程序、執(zhí)行8051內(nèi)核提供的指令、設置代碼斷點以及內(nèi)核中全部指令的單步調試。使用這些技術，可以很好地執(zhí)行內(nèi)電路的調試和外部閃存的編程。

設備含有閃存存儲器以存儲程序代碼。閃存存儲器可通過用戶軟件和調試接口編程。閃存控制器處理寫入和擦除嵌入式閃存存儲器。閃存控制器允許頁面擦除和4字節(jié)編程。

I/O控制器負責所有通用I/O引腳。CPU可以配置外設模塊是否控制某個引腳或它們是否受軟件控制，如果是，每個引腳配置為一個輸入還是輸出，是否連接襯墊里的一個上拉或下拉電阻。CPU中斷可以分別在每個引腳上使能。每個連接到I/O引腳的外設可以在兩個不同的I/O引腳位置之間選擇，以確保在不同應用程序中的引腳的使用不發(fā)生沖突。

系統(tǒng)可以使用一個多功能的5通道DMA控制器，使用XDATA存儲空間訪問存儲器，因此能夠訪問所有物理存儲器。每個通道(觸發(fā)器、優(yōu)先級、傳輸模式、尋址模式、源和目標指針和傳輸計數(shù))用DlvIA描述符在存儲器任何地方配置。許多硬件外設(AES內(nèi)核、閃存控制器、USART、定時器和ADC接口)通過使用DMA控制器在SFR或XREG地址和閃存/SRAM之間進行數(shù)據(jù)傳輸，在獲得高效率操作的同時，大大減輕了內(nèi)核的負擔。

定時器1是一個16位定時器，具有定時器/PWM功能。它有一個可編程的分頻器，—個16位周期值以及5個各自可編程的計數(shù)器/捕獲通道，每個都有一個16位比較值。每個計數(shù)器/捕獲通道可以用作一個F，WM輸出或捕獲輸入信號邊沿的時序。它還可以配置在IR產(chǎn)生模式，定時器3的輸出是用最小的CPU干擾產(chǎn)生調制的IR信號。

MAC定時器(定時器2)是專門為支持IEEE 802.15.4 MAC或軟件中其他時槽的協(xié)議設計。定時器有一個可配置的定時器周期和一個8位溢出計數(shù)器，可以用于保持跟蹤已經(jīng)經(jīng)過的周期數(shù)。一個16位捕獲寄存器也用于記錄收到/發(fā)送一個幀開始界定符的精確時間，或傳輸結束的精確時間，還有一個16位輸出比較寄存器可以在具體時間產(chǎn)生不同的選通命令(開始RX，開始TX等)到無線模塊。

定時器3和定時器4是8位定時器，具有定時器/計數(shù)器/PWM功能。它們有一個可編程的分頻器，一個可編程的計數(shù)器通道，具有一個8位的比較值。每個計數(shù)器通道可以用作一個PWM輸出。

睡眠定時器是一個超低功耗的定時器，除了供電模式3的所有工作模式下不斷運行。這一定時器的典型應用是作為實時計數(shù)器，或作為一個喚醒定時器跳出供電模式1或2。

ADC支持7～12位的分辨率，分別在30 kHz或4kHz的帶寬。DC和音頻轉換可以使用高達8個輸入通道。輸入可以選擇作為單端輸入或差分輸入。參考電壓可以是內(nèi)部電壓、AVDD或是一個單端或差分外部信號。ADC還有一個溫度傳感輸入通道釆測重內(nèi)部溫度。ADC可以自動執(zhí)行定期抽樣或轉換通道序列的程序。

隨機數(shù)發(fā)生器使用一個16位LFSR來產(chǎn)生偽隨機數(shù)，這可以被CPU讀取或由選通命令處理器直接使用。例如隨機數(shù)可以用作產(chǎn)生隨機密鑰，用于安全。

AES加密/解密內(nèi)核允許用戶使用帶有128位密鑰的AES算法加密和解密數(shù)據(jù)。這一內(nèi)核能夠支持IEEE 802.15.4 MAC安全、ZigBee網(wǎng)絡層和應用層要求的AES操作。

一個內(nèi)置的看門狗允許CC2530在固件掛起的情況下復位自身。當看門狗定時器由軟件制時，它必須定期清除;否則，當它超時就復位設備。或者它可以配置用作一個通用32-kHz時器。

USART 0和USART 1每個被配置為一個SPI主/從或一個UART。它們?yōu)镽X和TX提了雙緩沖以及硬件流控制， 因此非常適合于高吞吐量的全雙工應用。每個都有自己的高精度波特率發(fā)生器，因此可以使普通定時器空閑出來用作其他用途。

(4)無線設備

CC2530具有一個IEEE 802.15.4兼容無線收發(fā)器。RF內(nèi)核控制模擬無線模塊。另外，它提供了MCU和無線設備之間的一個接口，這使得可以發(fā)出命令、讀取狀態(tài)、自動操作和確定無線設備事件的順序。無線設備還包括一個數(shù)據(jù)包過濾和地址識別模塊。

3.引腳功能

CC2530芯片采用6mmX 6mm QFN40封裝，共有40個引腳，可分為I/O引腳、電源引腳和控制引腳。

(1) I/O端口引腳功能

CC2530芯片有21個可編程I/O引腳，PO和Pl是完整的8位I/O端口，P2只有5個可以使用的位。其中，Pl-0和Pl-1具有20mA的輸出驅動能力，其他I/O端口引腳具有4mA的輸出驅功能力。在程序中可以設置特殊功能寄存器( SFR)將這些引腳設為普通I/O口或是作為外設I/O口使用。

CC2530芯片所有I/O口具有以下特性：在輸入時有上拉和下拉的能力;全部I/O口具有響應外部中斷的能力，同時這些外部中斷可以喚醒休眠模式。

(2)電源引腳功能

AVDD1～AVDD6:為模擬電路提供2.0- 3.6V工作電壓。

DCOUPL:提供1.8V的去耦電壓，此電壓不為外電路使用。

DVDD1、DVDD2:為I/O口提供2.0一 3.6V電壓。

GND:接地。

(3)控制引腳功能

RESET-n：復位引腳，低電平有效。

RBIAS:為參考電流提供精確的偏置電阻。

RF-N: RX期間負RF輸入信號到LNA。

RF-P: RX期間正RF輸入信號到LNA。

XOSC- 01: 32MHz晶振引腳1。

XOSC- 02: 32MHz晶振引腳2。

4.應用領域

1) 2.4GHzIEEE 802.15.4系統(tǒng)。

2) RF4CE遠程控制系統(tǒng)(需要大于64KB閃存)。

3) ZigBee系統(tǒng)(需要256KB閃存)。

4)家庭/樓宇自動化。

5)照明系統(tǒng)。

6)工業(yè)控制和監(jiān)控。

7)低功耗無線傳感網(wǎng)絡。

8)消費型電子。

9)醫(yī)療保健。