ZIGBEE工作介绍及CC2530芯片介绍解读
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• 两种工作方式
– UART – SPI (可主可从)
• • • •
波特率从2400到230400可设 可以产生中断 可以触发DMA,用于传输批量数据 端口的位置可选
CC2530RF板PCB图
芯片最小系统接法
无线设备
• CC2530具备一个IEEFra bibliotek802.15.4兼容无线 收发器，其中的RF内核控制无线模块，另 外它还提供了一个连接外部设备的端口， 从而可以发出命令和读取状态，操纵各执 行电路的事件顺序。同时无线设备还包括 数据包过虑模块和地址识别模块。
CC2530芯片介绍
RF/LAYOUT
• • • • • • • • –适应 2.4-GHz IEEE 802.15.4 的 RF 收发 器 –极高的接收灵敏度和抗干扰性能 –可编程的输出功率高达 4.5 dBm –只需极少的外接元件 –只需一个晶振，即可满足网状网络系统 需要 –6-mm × 6-mm 的 QFN40 封装
CC2530需要极少的外部连接元件，同时有很 多典型电路，其模块大致可以分为三类： 1、 CPU和内存相关模块 2、外设，时钟和电源管理相关模块 3、无线信号收发相关模块
CPU和内存
CC2530使用的8051CPU是一个单周期的兼容内核，它 有三种不同的访问总线。其中包括中断控制器，内存仲裁器， 8KB SRAM，32/64/128/256KB闪存块。 •中断控制器：其为18 个中断源提供服务，它们中的每个中断都被赋予4 个
XTAL2 是一个可选的32.768-kHz 晶振，有两个负载电容（C321 和C331） 用于32.768-kHz晶振。32.768-kHz 晶振用于要求非常低的睡眠电流消耗和精 确唤醒时间的应用。32.768-kHz晶振看到的负载电容由下式给定：
串口
1.8V片上稳压器：用以提供1.8V的数字逻辑电压，采用这一个稳压器要求用 一个去耦电容C401来获得稳定运行效果。 电源去耦和过滤 必须使用合适的电源去耦以去除芯片电源管管脚上的噪声,该噪声是芯片本 身工作产生的。在一个应用中去耦电容和电源过滤的位置和尺寸对获得最佳 性能是非常重要的。TI 提供了一个紧凑的参考设计，应该很好地遵循。 晶振 32-MHz 晶振使用了一个外部32-MHz 振荡器XTAL1 和两个负载电容（C221 和C231）。32-MHz 晶振看到的负载电容由下式给定：
网络表演板
• • • • • • 尺寸： 111.58㎜×82.28㎜ ×26.50㎜ 电源电压： 5V（DC） 液晶： 128×64，点阵图形液晶 按键： 6个用户按键，1个复位按 键 传感器： 光敏、电位器 接口： RS232接口，10针JTAG插， 无线龙无线模块标准插座， USB转串口等
CC2530RF板电路图
传感器节点和网关节点
协调器
终端ARM板
方案借鉴
• • • • • • • 电源管理 RESET I/O DMA T1(16位) T2(MAC) T3/T4
• • • • • • • Sleep Timer ADC Random AES WDT UART Voltage Regulators
CC2530芯片内部结构
XOSC_Q1 XOSC_Q2 P0，P1，P2
22 23 P0，P1全部 P2_0~P2_2
模拟I/O 模拟I/O 数字I/O
CC2530 封装
CC2530功能框图
CC2530 外设
CC2530 I/O
CC2530引脚描述
引脚名称 AVDD1 AVDD2 AVDD3 AVDD4 AVDD5 AVDD6 DCOUPL DVDD1 DVDD2 GND GND P2_3 P2_4 RBIAS RESET_N RF_N RF_P 引脚 28 27 24 29 21 31 40 39 10 1，2，3，4 33 32 30 20 26 25 引脚类型 电源（模拟） 电源（模拟） 电源（模拟） 电源（模拟） 电源（模拟） 电源（模拟） 电源（数字） 电源（数字） 电源（数字） 接地 未使用引脚 数字I/O 数字I/O 模拟I/O 数字输入 RF I/O RF I/O 描述 2-3.6V模拟电源连接，为模拟电路供电 2-3.6V模拟电源连接，为模拟电路供电 2-3.6V模拟电源连接 2-3.6V模拟电源连接 2-3.6V模拟电源连接 2-3.6V模拟电源连接 1.8数字电源去耦。不使用外部电路供应 2-3.6V数字电源连接，为引脚供电 2-3.6V数字电源连接，为引脚供电 接地面 连接到GND 端口2.3/32.768kHz XOSC 端口2.4/32.768kHz XOSC 参考电流的外部精密偏置电阻 复位，活动到低电平 在RX 期间向LNA（低噪声放大器）输入正向射频信号； 在TX 期间接收来自PA 的输入正向射频信号 在RX 期间向LNA 输入负向射频信号；在TX 期间接收 来自PA 的输入负向射频信号 32-MHz晶振引脚1或外部时钟输入 32-MHz晶振引脚2 对应引脚号
• • • • • • • • •
工作电压：2.0V-3.6V 工作频率：2400M-2483.5M 芯片闪存：128K 芯片RAM：8K 接收灵敏度：-101dB 最大发射功率：0dBm 传输速率：≦250K 休眠功耗：约2uA 发射接收功耗：约30mA
电池底板
串口?两种工作方式uartspi可主可从?波特率从2400到230400可设波特率从2400到230400可设?可以产生中断?可以触发dma用于传输批量数据?端口的位置可选wwwthemegallerycomcc2530rf板pcb图wwwthemegallerycom芯片最小系统接法wwwthemegallerycomcc2530典型应用电路wwwthemegallerycom电路特性wwwthemegallerycom电路特性wwwthemegallerycom电路特性wwwthemegallerycomcc2530rf板电路干扰?要考虑到内外部信号对系统的干扰应将电路的模拟部分和数字部分的电路严格分开对核心电路重点防护将系统地线环绕并布线尽可能粗电源增加滤波电路采用dcdc隔离信号采用光电隔离设计隔离电源分析容易产生干扰的部分时钟电路通讯电路等和容易被干扰的部分模拟采样电路等
• 尺寸：62.40㎜ ×30.54㎜×19.10㎜ • 电池电压：1.5V×2 • 接口：无线龙模块接 口，10针插座 ， JTAG接口。
学年总结
• 这学年本人在课余时间根据自身研究方向的要求，有针对 性的认真研读了相关书籍并自学与研究方向相关知识，为 自己的科研工作打下扎实的基础。此外不断提高对专业软 件的掌握及英语水平，提高自己综合素质。 • 在导师的悉心指导下，按照已确定的研究方案，开展了自 己的研究课题，并且取得了预期的结果。同时，继续查阅 研究领域的最新文献，了解最新研究成果并和老师，师兄 师姐交流来开阔自己的研究思路。研究过程中，我学会了 独立思考和处理事情的能力，统筹安排和交流能力也得到 了提高，并培养了在实际工作中有效解决问题的能力。目 前，课题仍在进行中。
内核
• • • • • • –优良的性能和具有代码预取功能的低功 耗 8051 微控制器内核 –32-、64-或 128-KB 的系统内可编程闪存 –8-KB RAM，具备在各种供电方式下的数 据保持能力 –支持硬件调试
低功耗
• • • • • • • –主动模式 RX（CPU 空闲）：24 mA –主动模式 TX 在 1dBm（CPU 空闲）：29 mA –供电模式 1（4 µs 唤醒）：0.2 mA –供电模式 2（睡眠定时器运行）：1 µA –供电模式 3（外部中断）：0.4 µA –宽电源电压范围（2 V–3.6 V）
CC2530典型应用电路
电路特性
电路特性
电路特性
CC2530RF板电路干扰
• 要考虑到内外部信号对系统的干扰，应将 电路的模拟部分和数字部分的电路严格分 开，对核心电路重点防护，将系统地线环 绕，并布线尽可能粗，电源增加滤波电路， 采用DC-DC隔离，信号采用光电隔离，设 计隔离电源，分析容易产生干扰的部分 （时钟电路、通讯电路等）和容易被干扰 的部分（模拟采样电路等）。
中断优先级中的某一个。
•内存仲裁器：位于系统中心，它负责执行仲裁，即决定同时访问系统物理存
储器时的顺序，便于系统效率的提高。
•8 KB SRAM：超低功耗，使数字部分即使掉电也能保存其中内容，是芯片
低功耗原因所在。
•闪存块：用于保存电脑传输进入的程序代码以及常量数据，节约了搜寻时间。
后期工作的计划
• 1.考察方案的可行性。测试射频板哪些模块 是冗余的。 • 2.分析电池板的电路图及电路特性。
L/O/G/O
Thank You!
L/O/G/O
2012上半学期学年总结
演讲人：邵冲 指导老师：陈侃松
• 2530RF板的电路分析与调研。 • 2.类似方案的借鉴与调查。
Contents
1
Cc2530芯片介绍 CC2530应用电路
2 3 4
CC2530电频特性
方案借鉴
CC2530外设
两个8位定时器：定时器3，4为8位定时器，有一个可编程变频器，一个计数 器通道。 MAC定时器：专为MAC或其他协议而设的定时器，可以跟踪已过周期，同时 可以记录收发某一的帧精确时间和传输结束时间，以便产生不同的选通命令 到无线模块 ADC：支持7到12位的分辨率，带宽范围为7-30kHz,在DC与音频转换时，能 够使用8个输入通道。 AES加密/解密内核：CC2530用128位的AES算法进行加密或解密数据，从而 保证了ZigBee网络层和应用层的安全要求。 USART0和USART1分别被配置为一个主从或一个UART，其功能是为RX和 TX提供双缓冲，以及硬件流控制。 调试接口：用于内部电路调试，具有两线串形接口 I/O控制器：负责所有的通用的I/O引脚
仿真器
• 尺寸：86.70㎜ ×52.44㎜×21.98㎜ • 接口：USB B型插座， 10孔插头连接电脑和 CC2430芯片， • 功能：用于下载程序 和在线调试,可以端点、 单步、全速运行程序。
传感节点
• 尺寸：
33.02×㎜26.80㎜×18.00㎜
– UART – SPI (可主可从)
• • • •
波特率从2400到230400可设 可以产生中断 可以触发DMA,用于传输批量数据 端口的位置可选
CC2530RF板PCB图
芯片最小系统接法
无线设备
• CC2530具备一个IEEFra bibliotek802.15.4兼容无线 收发器，其中的RF内核控制无线模块，另 外它还提供了一个连接外部设备的端口， 从而可以发出命令和读取状态，操纵各执 行电路的事件顺序。同时无线设备还包括 数据包过虑模块和地址识别模块。
CC2530芯片介绍
RF/LAYOUT
• • • • • • • • –适应 2.4-GHz IEEE 802.15.4 的 RF 收发 器 –极高的接收灵敏度和抗干扰性能 –可编程的输出功率高达 4.5 dBm –只需极少的外接元件 –只需一个晶振，即可满足网状网络系统 需要 –6-mm × 6-mm 的 QFN40 封装
CC2530需要极少的外部连接元件，同时有很 多典型电路，其模块大致可以分为三类： 1、 CPU和内存相关模块 2、外设，时钟和电源管理相关模块 3、无线信号收发相关模块
CPU和内存
CC2530使用的8051CPU是一个单周期的兼容内核，它 有三种不同的访问总线。其中包括中断控制器，内存仲裁器， 8KB SRAM，32/64/128/256KB闪存块。 •中断控制器：其为18 个中断源提供服务，它们中的每个中断都被赋予4 个
XTAL2 是一个可选的32.768-kHz 晶振，有两个负载电容（C321 和C331） 用于32.768-kHz晶振。32.768-kHz 晶振用于要求非常低的睡眠电流消耗和精 确唤醒时间的应用。32.768-kHz晶振看到的负载电容由下式给定：
串口
1.8V片上稳压器：用以提供1.8V的数字逻辑电压，采用这一个稳压器要求用 一个去耦电容C401来获得稳定运行效果。 电源去耦和过滤 必须使用合适的电源去耦以去除芯片电源管管脚上的噪声,该噪声是芯片本 身工作产生的。在一个应用中去耦电容和电源过滤的位置和尺寸对获得最佳 性能是非常重要的。TI 提供了一个紧凑的参考设计，应该很好地遵循。 晶振 32-MHz 晶振使用了一个外部32-MHz 振荡器XTAL1 和两个负载电容（C221 和C231）。32-MHz 晶振看到的负载电容由下式给定：
网络表演板
• • • • • • 尺寸： 111.58㎜×82.28㎜ ×26.50㎜ 电源电压： 5V（DC） 液晶： 128×64，点阵图形液晶 按键： 6个用户按键，1个复位按 键 传感器： 光敏、电位器 接口： RS232接口，10针JTAG插， 无线龙无线模块标准插座， USB转串口等
CC2530RF板电路图
传感器节点和网关节点
协调器
终端ARM板
方案借鉴
• • • • • • • 电源管理 RESET I/O DMA T1(16位) T2(MAC) T3/T4
• • • • • • • Sleep Timer ADC Random AES WDT UART Voltage Regulators
CC2530芯片内部结构
XOSC_Q1 XOSC_Q2 P0，P1，P2
22 23 P0，P1全部 P2_0~P2_2
模拟I/O 模拟I/O 数字I/O
CC2530 封装
CC2530功能框图
CC2530 外设
CC2530 I/O
CC2530引脚描述
引脚名称 AVDD1 AVDD2 AVDD3 AVDD4 AVDD5 AVDD6 DCOUPL DVDD1 DVDD2 GND GND P2_3 P2_4 RBIAS RESET_N RF_N RF_P 引脚 28 27 24 29 21 31 40 39 10 1，2，3，4 33 32 30 20 26 25 引脚类型 电源（模拟） 电源（模拟） 电源（模拟） 电源（模拟） 电源（模拟） 电源（模拟） 电源（数字） 电源（数字） 电源（数字） 接地 未使用引脚 数字I/O 数字I/O 模拟I/O 数字输入 RF I/O RF I/O 描述 2-3.6V模拟电源连接，为模拟电路供电 2-3.6V模拟电源连接，为模拟电路供电 2-3.6V模拟电源连接 2-3.6V模拟电源连接 2-3.6V模拟电源连接 2-3.6V模拟电源连接 1.8数字电源去耦。不使用外部电路供应 2-3.6V数字电源连接，为引脚供电 2-3.6V数字电源连接，为引脚供电 接地面 连接到GND 端口2.3/32.768kHz XOSC 端口2.4/32.768kHz XOSC 参考电流的外部精密偏置电阻 复位，活动到低电平 在RX 期间向LNA（低噪声放大器）输入正向射频信号； 在TX 期间接收来自PA 的输入正向射频信号 在RX 期间向LNA 输入负向射频信号；在TX 期间接收 来自PA 的输入负向射频信号 32-MHz晶振引脚1或外部时钟输入 32-MHz晶振引脚2 对应引脚号
• • • • • • • • •
工作电压：2.0V-3.6V 工作频率：2400M-2483.5M 芯片闪存：128K 芯片RAM：8K 接收灵敏度：-101dB 最大发射功率：0dBm 传输速率：≦250K 休眠功耗：约2uA 发射接收功耗：约30mA
电池底板
串口?两种工作方式uartspi可主可从?波特率从2400到230400可设波特率从2400到230400可设?可以产生中断?可以触发dma用于传输批量数据?端口的位置可选wwwthemegallerycomcc2530rf板pcb图wwwthemegallerycom芯片最小系统接法wwwthemegallerycomcc2530典型应用电路wwwthemegallerycom电路特性wwwthemegallerycom电路特性wwwthemegallerycom电路特性wwwthemegallerycomcc2530rf板电路干扰?要考虑到内外部信号对系统的干扰应将电路的模拟部分和数字部分的电路严格分开对核心电路重点防护将系统地线环绕并布线尽可能粗电源增加滤波电路采用dcdc隔离信号采用光电隔离设计隔离电源分析容易产生干扰的部分时钟电路通讯电路等和容易被干扰的部分模拟采样电路等
• 尺寸：62.40㎜ ×30.54㎜×19.10㎜ • 电池电压：1.5V×2 • 接口：无线龙模块接 口，10针插座 ， JTAG接口。
学年总结
• 这学年本人在课余时间根据自身研究方向的要求，有针对 性的认真研读了相关书籍并自学与研究方向相关知识，为 自己的科研工作打下扎实的基础。此外不断提高对专业软 件的掌握及英语水平，提高自己综合素质。 • 在导师的悉心指导下，按照已确定的研究方案，开展了自 己的研究课题，并且取得了预期的结果。同时，继续查阅 研究领域的最新文献，了解最新研究成果并和老师，师兄 师姐交流来开阔自己的研究思路。研究过程中，我学会了 独立思考和处理事情的能力，统筹安排和交流能力也得到 了提高，并培养了在实际工作中有效解决问题的能力。目 前，课题仍在进行中。
内核
• • • • • • –优良的性能和具有代码预取功能的低功 耗 8051 微控制器内核 –32-、64-或 128-KB 的系统内可编程闪存 –8-KB RAM，具备在各种供电方式下的数 据保持能力 –支持硬件调试
低功耗
• • • • • • • –主动模式 RX（CPU 空闲）：24 mA –主动模式 TX 在 1dBm（CPU 空闲）：29 mA –供电模式 1（4 µs 唤醒）：0.2 mA –供电模式 2（睡眠定时器运行）：1 µA –供电模式 3（外部中断）：0.4 µA –宽电源电压范围（2 V–3.6 V）
CC2530典型应用电路
电路特性
电路特性
电路特性
CC2530RF板电路干扰
• 要考虑到内外部信号对系统的干扰，应将 电路的模拟部分和数字部分的电路严格分 开，对核心电路重点防护，将系统地线环 绕，并布线尽可能粗，电源增加滤波电路， 采用DC-DC隔离，信号采用光电隔离，设 计隔离电源，分析容易产生干扰的部分 （时钟电路、通讯电路等）和容易被干扰 的部分（模拟采样电路等）。
中断优先级中的某一个。
•内存仲裁器：位于系统中心，它负责执行仲裁，即决定同时访问系统物理存
储器时的顺序，便于系统效率的提高。
•8 KB SRAM：超低功耗，使数字部分即使掉电也能保存其中内容，是芯片
低功耗原因所在。
•闪存块：用于保存电脑传输进入的程序代码以及常量数据，节约了搜寻时间。
后期工作的计划
• 1.考察方案的可行性。测试射频板哪些模块 是冗余的。 • 2.分析电池板的电路图及电路特性。
L/O/G/O
Thank You!
L/O/G/O
2012上半学期学年总结
演讲人：邵冲 指导老师：陈侃松
• 2530RF板的电路分析与调研。 • 2.类似方案的借鉴与调查。
Contents
1
Cc2530芯片介绍 CC2530应用电路
2 3 4
CC2530电频特性
方案借鉴
CC2530外设
两个8位定时器：定时器3，4为8位定时器，有一个可编程变频器，一个计数 器通道。 MAC定时器：专为MAC或其他协议而设的定时器，可以跟踪已过周期，同时 可以记录收发某一的帧精确时间和传输结束时间，以便产生不同的选通命令 到无线模块 ADC：支持7到12位的分辨率，带宽范围为7-30kHz,在DC与音频转换时，能 够使用8个输入通道。 AES加密/解密内核：CC2530用128位的AES算法进行加密或解密数据，从而 保证了ZigBee网络层和应用层的安全要求。 USART0和USART1分别被配置为一个主从或一个UART，其功能是为RX和 TX提供双缓冲，以及硬件流控制。 调试接口：用于内部电路调试，具有两线串形接口 I/O控制器：负责所有的通用的I/O引脚
仿真器
• 尺寸：86.70㎜ ×52.44㎜×21.98㎜ • 接口：USB B型插座， 10孔插头连接电脑和 CC2430芯片， • 功能：用于下载程序 和在线调试,可以端点、 单步、全速运行程序。
传感节点
• 尺寸：
33.02×㎜26.80㎜×18.00㎜