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cc2430技术中文手册
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cc2430技术中文手册,与以往的英文版不同; 类似于51系列
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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!
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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
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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
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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。
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
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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 Chi
pcon 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。
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