內(nèi)嵌8051的FSK收發(fā)器芯片CC1010
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關(guān)鍵詞：無線收發(fā)器；微控制器；FSK C1010
１ 芯片封裝及引腳功能
ＣＣ１０１０是基于Ｃｈｉｐｃｏｎ＇ｓ Ｓｍａｒｔ ＲＦ技術(shù)、內(nèi)嵌８０５１單片機且?guī)в校常玻耄?Ｆｌａｓｈ 程序存儲器的單片可編程ＵＨＦ收發(fā)器芯片。它僅需要少數(shù)幾個外接元件，因而外圍電路連接十分簡單，特別適合計算機遙測遙控、安防、家庭自動化、汽車儀表數(shù)據(jù)讀取等無線數(shù)據(jù)發(fā)射／接收系統(tǒng)中使用。ＣＣ１０１０采用ＴＱＦＰ－６４封裝，各引腳功能如表１所列。
表1 CC1010引腳功能
| 引 腳 | 符 號 | 功 能 |
| 1,2,6,12,15 | AVDD | 模擬電路電源（用于ADC，混頻器，IF，LNA，PA） |
| 3,7,8,9,16,17,22,64 | AGND | 模擬電路地 |
| 4 | RF-IN | 射頻信號輸入（AC耦合） |
| 5 | RF-OUT | 射頻信號輸出到天線 |
| 10 | L1 | VCO諧振回路接入端 |
| 11 | L2 | VCO諧振回路輸入端 |
| 13 | CHP_OUT | 通過該端充電泵電流輸出到回路濾波器 |
| 14 | R_BIAS | 接偏置電阻（82kΩ,1%） |
| 18 | XOSC_Q1 | 3～24MHz晶振輸入 |
| 19 | XOSC_Q2 | 3～24MHz晶振輸出 |
| 20 | XOSC32_Q2 | 32kHz晶振輸出 |
| 21 | XOSC32_Q1 | 32kHz晶振輸入 |
| 23，24，32，41，49 | DGND | 數(shù)字地 |
| 25 | POR_E | 電源導駝復(fù)位使能端，0為不使能電源導通復(fù)位；1為使能電源導通復(fù)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 | 數(shù)字電源 |
| 58 | PROG | 8051 I/O |
| 59 | RESET | 8051 I/O |
| 60 | DVDD | 8051 I/O |
| 61 | AD0 | 8051ADC輸入0 |
| 62 | AD1 | 8051ADC輸入1 |
| 63 | AD2 | 8051ADC輸入，2，RSSI（O）IF（O） |
２ 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理
ＣＣ１０１０芯片內(nèi)含微控制器和收發(fā)器電路。其中微控制器以８０５１為核心，同時內(nèi)嵌３２ｋＢ Ｆｌａｓｈ、２０４８＋１２８Ｂｙｔｅ ＳＲＡＭ、３通道１０ｂｉｔ ＡＤＣ、４定時器／２ＰＷＭｓ、 ２ＵＡＲＴｓ、ＲＴＣ、看門狗、ＳＰＩ、ＤＥＳ編碼和２６個通用Ｉ／Ｏ，芯片收發(fā)器部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖１所示。其中接收器部分由低噪聲放大器（ＬＮＡ）、混頻器（ＭＩＸＥＲ）、中頻放大器（ＩＦ）、解調(diào)器（ＭＯＤＥＭ）、解碼器（ＣＯＤＥＣ）組成。發(fā)射器部分由功率放大器（ＰＡ）、ＰＬＬ（ＶＣＯ、充電泵、分頻器）等電路組成。在接收模式中，ＣＣ１０１０被配置成超外差式接收機。ＲＦ輸入信號被低噪聲放大器放大，并經(jīng)混頻器變換成中頻（ＩＦ）。在中頻級，經(jīng)變換的信號在送入解調(diào)器之前被放大和濾波，然后將解調(diào)器輸出的數(shù)字數(shù)據(jù)送入微控制器進行處理。
在發(fā)射模式下，芯片內(nèi)部壓控振蕩器（ＶＣＯ）的輸出信號直接送入功率放大器，ＲＦ輸出是由微控制器的數(shù)字比特流頻移鍵控形成的。其頻率合成器產(chǎn)生的本振信號在接收模式時被送到混頻器?ＭＩＸＥＲ??然后在發(fā)射模式時饋送到功率放大器。芯片中的頻率合成器由晶體振蕩器、相位檢波器、充電泵、ＶＣＯ和分頻器組成。外接晶體必須連接到芯片的ＸＯＳＣ端，同時ＶＣＯ也需要外接一個外部電感。具體設(shè)計時，ＣＣ１０１０芯片的工作狀態(tài)設(shè)置一般由芯片內(nèi)的微控制器來完成。
3 應(yīng)用電路設(shè)計
不同工作頻率下，ＣＣ１０１０外圍電路的元器件參數(shù)值也不完全相同，表２所列是不同頻率時的具體參數(shù)。ＣＣ１０１０的典型應(yīng)用電路圖如圖２所示。
表2 不同工作頻率時的元器件參數(shù)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 |
為使用戶能夠得到最好的性能，設(shè)計時可使用可編程組態(tài)寄存器，具體可編程的關(guān)鍵參數(shù)如下：
●接收和發(fā)射模式?
●ＲＦ輸出功率電平?
●頻率合成關(guān)鍵參數(shù)（如ＲＦ輸出頻率，ＦＳＫ調(diào)制頻率分離偏差，晶振基準頻率）?
●低功耗模式?
●基準振蕩器在低功耗模式中啟動或關(guān)閉?
●數(shù)據(jù)速率和數(shù)據(jù)形式選擇等。
圖2 CC1010應(yīng)用電路圖
利用Ｃｈｉｐｃｏｎ Ｃｏｍｐｏｎｏｎｔｓ公司提供給ＣＣ１０１０用戶一個Ｓｍａｒｔ ＲＦ Ｓｔｕｄｉｏ （Ｗｉｎｄｏｗｓ界面）軟件的可選擇產(chǎn)生設(shè)置ＣＣ１０１０工作狀態(tài)所需的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)必須輸入到微控制器中，然后通過編程輸入到ＣＣ１０１０的可編程組態(tài)寄存器中，以完成對ＣＣ１０１０工作狀態(tài)的設(shè)置。同時Ｓｍａｒｔ ＲＦ Ｓｔｕｄｉｏ 也可以給用戶提供ＰＬＬ回路和輸入／輸出匹配電路所需的元件參數(shù)。
由于ＣＣ１０１０的應(yīng)用電路通常工作在較高的頻率，因而對ＰＣＢ的板面設(shè)計較為敏感。為此，Ｃｈｉｐｃｏｎ仔細地設(shè)計了ＣＣ１０１０ＥＭ評估板的ＰＣＢ板面，用戶可以拷貝并運用于自己的ＰＣＢ設(shè)計中。ＰＣＢ采用４層板，材料為ＦＲ－４。ＰＣＢ厚１．６ｍｍ，第１層是頂部，４層在底部。第１層和第４層用來布局電路導線，２層是接地板，３層是電源布線板。所有沒有用作布線的面積均應(yīng)用銅填滿并連接到地以提供ＲＦ屏蔽。地板通過通孔與所有的層連接在一起。ＣＣ１０１０的去耦電容和ＶＣＯ電感（Ｌ１０１）應(yīng)放在底板面，其它元器件則應(yīng)放在第１層。
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