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极低功耗无线收发集成芯片CC1000

2017-08-13 01:35 摘要：介绍一种无线收发集成芯片CC1000的电路结构及典型的应用设计；着重说明CC1000与微控制器通信所要求的时序。

引 言

　　CC1000是根据Chipcon公司的SmartRF技术，在0.35μm CMOS 工艺下制造的一种理想的超高频单片收发通信芯片。它的工作频带在315、868及915MHz，但CC1000很容易通过编程使其工作在300～1000MHz范围内。它具有低电压（2.3～3.6V），极低的功耗，可编程输出功率（-20～10dBm），高灵敏度（一般-109dBm），小尺寸（TSSOP-28封装），集成了位同步器等特点。其FSK数传可达72.8Kbps，具有250Hz步长可编程频率能力，适用于跳频协议；主要工作参数能通过串行总线接口编程改变，使用非常灵活。

图1 CC1000的简化模块图

1 电路结构

　　图1所示为CC1000的简化模块图。在接收模式下，CC1000可看成是一个传统的超外差接收器。射频（RF）输入信号经低噪声放大器（LNA）放大后翻转进入混频器，通过混频器混频产生中频（IF）信号。在中频处理阶段，该信号在送入解调器之前被放大和滤波。可选的RSSI信号和IF信号也可通过混频产生于引脚RSSI/IF。解调后，CC1000从引脚DIO输出解调数字信号，解调信号的同步性由芯片上的PCLK提供的时钟信号完成。

　　在发送模式下，压控振荡器（VCO）输出的信号直接送入功率放大器（PA）。射频输出是通过加在DIO脚上的数据进行控制的，称为移频键控（FSK）。这种内部T/R切换电路使天线的连接和匹配设计更容易。

　　频率合成器产生的本振信号，在接收状态下送入功放。频率合成器是由晶振（XOSC）、鉴相器（PD）、充电脉冲、VCO以及分频器（/R和/N）构成，外接的晶体必须与XOSC引脚相连，只有外围电感需要与VCO相连。

图2 CC1000的典型应用电路图

2 应用电路

　　CC1000工作时外围元件很少，典型的应用电路如图2所示。当配置CC1000不同的发射频率时,外围元器件参数也不同,具体参数请见参考文献[1]。

3 三线串行数据口

　　CC1000 可通过简单的三线串行接口(PDATA、 PCLK 和PALE) 进行编程，有36个8位配置寄存器，每个由7位地址寻址。一个完整的CC1000配置，要求发送29个数据帧，每个16位（7个地址位，1个读/写位和8个数据位）。PCLK 频率决定了完全配置所需的时间。在10MHz的PCLK频率工作下，完成整个配置所需时间少于60μs。在低电位模式设置时，仅需发射一个帧，所需时间少于2μs。所有寄存器都可读。在每次写循环中，16位字节送入PDATA通道，每个数据帧中7个最重要的位（A6：0）是地址位，A6是MSB（最高位），首先被发送。下一个发送的位是读/写位（高电平写，低电平读），在传输地址和读/写位期间，PALE （编程地址锁存使能）必须保持低电平，接着传输8 个数据位（D7： 0），如图3所示。表1是对各参数的说明。PDATA 在PCLK 下降沿有效。当8位数据位中的最后一个字节位D0 装入后，整个数据字才被装入内部配置寄存器中。经过低电位状态下编程的配置信息才会有效，但是不能关闭电源。

表1 串行接口时序说明

参 数 名 称符号/单位最小值说 明PCLK频率fCLOCK/MHz--PCLK低电平持续时间tCL,min/ns50PCLK保持低电平的最短时间PCLK高电平持续时间tCH,min/ns50PCLK保持高电平的最短时间PALE启动时间tSA/ns10PCLK转到下降沿前，PALE保持低电平的最短时间PALE持续时间tHA/ns10PCLK转到上升沿后，PALE保持低电平的最短时间PDATA启动时间tSD/ns10PCLK转到下降沿前，PALE上数据准备好的最短时间PDATA持续时间tHD/ns10PCLK转到下降沿后，PALE上数据准备好的最短时间上升时间trise/ns-PCLK和PALE上升时间的最大值下降时间tfall/ns-PCLK和PALE下降时间的最大值

　　　微控制器通过相同的接口也能读出配置寄存器。首先，发送7位地址位，然后读/写位设为低电平，用来初始化读回的数据。接着，CC1000从寻址寄存器中返回数据。此时，PDATA 用作输出口，在读回数据期间（D7：0），微控制器必须把它设成三态，或者在引脚开路时设为高电平。读操作的时序如图4所示。