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MC3192原理与应用,很实用的一片关于Zigbee芯片MC13192的应用方法
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ZigBee 芯片 MC13192 的原理与应用
ZigBee 技术是一种低速率无线传输技术,它基于 IEEE802.15.4 标准,工作频率为
868MHz、915MHz 或 2.4GHz,其中 2.4GHz 是一个开放的频率。该技术的突出特点是
应用简单、电池寿命长、组网能力强、可靠性高以及成本低。与已经在市场上推广了很多
年的蓝牙技术相比,ZigBee 技术的传输速率要低一些(ZigBee 的峰值速率为 250kbps,
蓝牙的峰值速率为 750kbps),但 ZigBee 的待机功耗比蓝牙要低 1 到 2 个数量级
(ZigBee 为 3~40 uA,蓝牙为 200 uA)。由于以上的优点,ZigBee 技术在低成本、低
速率、低功耗的无线传输方面有很大的发展前景,例如在工业或企业市场,需要感应式网
路,提供感应辨识、灯光与安全控制等功能;而在未来的网络家庭中,像空调系统的温度
控制器,灯光、窗帘的自动控制,老人与行动不便者的紧急呼叫器,电视与音响的万用遥
控器,烟雾侦测器等这些应用,都非常需要和适合采用这种低成本、低速率、低功耗的无
线传输技术。
MC13192 是飞思卡尔公司提供的符合 IEEE 802.15.4 标准的带数据调制解调器的射
频收发芯片。该芯片性能稳定,功耗很低,采用经济高效的 CMOS 设计,几乎不需要外部
组件。更重要的是,该芯片和飞思卡尔其他的 ZigBee 产品组合在一起可以搭建成飞思卡
尔 ZigBee-Ready 平台,利用该平台进行 ZigBee 相关方面的开发工作可以有效地缩短工
程师的开发时间,降低开发成本。
MC13192 主要特点
MC13192 符合 IEEE 802.15.4 标准,它选择的工作频率是 2.405~2.480GHz,数
据传输速率为 250kbps,采用 O-QPSK 调试方式。这种功能丰富的双向 2.4GHz 收发器
带有一个数据调制解调器,可以在 ZigBee 技术应用中使用,它还具有一个优化的数字核
心,有助于降低 MCU 处理功率,缩短执行周期。内部集成 4 个定时比较器,使其可以和
性能较低、价格低廉的 MCU 配合使用以降低成本,广泛的中断维修服务使得 MCU 编程更
为容易;芯片和 MCU 之间使用串行外围接口,使得在 MCU 选择上具有更大的余地。芯片
集成的连接质量和电源检测功能可以为组网和维护提供必要的数据。除此之外,芯片还具
有以下的特性:全频谱编码和译码;经济高效的 CMOS 设计,几乎不需要外部组件;可编
程的时钟,供基带 MCU 使用;标准的 4 线 SPI(以 4MHz 或更高频率运行);扩展的范围性
能(使用外部低噪音放大器功率放大器);可编程的输出功率,通常为 0dB;超低功率模式;
7 条 GPIO 线路;芯片采用 2.7V 供电,接收状态耗电 37mA,发射状态耗电 30mA,功
耗很低;QFN-32 封装,尺寸为 5mm×5mm,是同类芯片中尺寸最小的。
MC13192 内部结构
芯片内部结构如图 1 所示。芯片主要由模拟接收发射部分、数字调制解调部分、片内频
率合成器、电源管理部分以及与 MCU 接口部分组成。
从天线接收进来的射频信号经过两次下变频之后变成两路正交信号(I 和 Q),片内集成的
CCA(空闲信道评估)模块根据接收到的基带信号的能量进行空闲信道评估检测。CCA 和前
端的 LNA(低噪声放大器)都要受到 AGC(自动增益控制)的控制。数字接收端通过差分码片
检测(DCD)后经过相关器对直接序列扩频(DSSS)进行解扩,经过符号同步检测和包处理以
后最终得到接收到的数据。通过 SPI 接口传送到 MCU。
要发送的 128 字节信号由 MCU 通过 SPI 接口传送到 MC13192 的发送缓冲器中,头帧
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zwp0822
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