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内嵌8051的FSK收发器芯片CC1010
摘要:基于内嵌8051单片机的无线收发器芯片CC1010是315/433/868和915MHz ISM频段(300MHz~1000MHz)无线收发电路,该器件的灵敏度为-109dBm,可编程输出功率为-20dBm~10dBm,采用FSK调制时,数据速率可达76.8kbit/2。CC1010采用2.7~3.6V低电源工作,符合EN300220和EN300220 规范。文中介绍了CC1010的功能、原理和应用电路。关键词:无线收发器;微控制器;FSK C1010
1 芯片封装及引脚功能
CC1010是基于Chipcon's Smart RF技术、内嵌8051单片机且带有32kB Flash 程序存储器的单片可编程UHF收发器芯片。它仅需要少数几个外接元件,因而外围电路连接十分简单,特别适合计算机遥测遥控、安防、家庭自动化、汽车仪表数据读取等无线数据发射/接收系统中使用。CC1010采用TQFP-64封装,各引脚功能如表1所列。
表1 CC1010引脚功能
2 内部结构与工作原理
CC1010芯片内含微控制器和收发器电路。其中微控制器以8051为核心,同时内嵌32kB Flash、2048+128Byte SRAM、3通道10bit ADC、4定时器/2PWMs、 2UARTs、RTC、看门狗、SPI、DES编码和26个通用I/O,芯片收发器部分的内部结构框图如图1所示。其中接收器部分由低噪声放大器(LNA)、混频器(MIXER)、中频放大器(IF)、解调器(MODEM)、解码器(CODEC)组成。发射器部分由功率放大器(PA)、PLL(VCO、充电泵、分频器)等电路组成。在接收模式中,CC1010被配置成超外差式接收机。RF输入信号被低噪声放大器放大,并经混频器变换成中频(IF)。在中频级,经变换的信号在送入解调器之前被放大和滤波,然后将解调器输出的数字数据送入微控制器进行处理。
在发射模式下,芯片内部压控振荡器(VCO)的输出信号直接送入功率放大器,RF输出是由微控制器的数字比特流频移键控形成的。其频率合成器产生的本振信号在接收模式时被送到混频器?MIXER??然后在发射模式时馈送到功率放大器。芯片中的频率合成器由晶体振荡器、相位检波器、充电泵、VCO和分频器组成。外接晶体必须连接到芯片的XOSC端,同时VCO也需要外接一个外部电感。具体设计时,CC1010芯片的工作状态设置一般由芯片内的微控制器来完成。
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3 应用电路设计
不同工作频率下,CC1010外围电路的元器件参数值也不完全相同,表2所列是不同频率时的具体参数。CC1010的典型应用电路图如图2所示。
表2 不同工作频率时的元器件参数值
为使用户能够得到最好的性能,设计时可使用可编程组态寄存器,具体可编程的关键参数如下:
●接收和发射模式?
●RF输出功率电平?
●频率合成关键参数(如RF输出频率,FSK调制频率分离偏差,晶振基准频率)?
●低功耗模式?
●基准振荡器在低功耗模式中启动或关闭?
●数据速率和数据形式选择等。
图2 CC1010应用电路图
利用Chipcon Compononts公司提供给CC1010用户一个Smart RF Studio (Windows界面)软件的可选择产生设置CC1010工作状态所需的数据,这些数据必须输入到微控制器中,然后通过编程输入到CC1010的可编程组态寄存器中,以完成对CC1010工作状态的设置。同时Smart RF Studio 也可以给用户提供PLL回路和输入/输出匹配电路所需的元件参数。
由于CC1010的应用电路通常工作在较高的频率,因而对PCB的板面设计较为敏感。为此,Chipcon仔细地设计了CC1010EM评估板的PCB板面,用户可以拷贝并运用于自己的PCB设计中。PCB采用4层板,材料为FR-4。PCB厚1.6mm,第1层是顶部,4层在底部。第1层和第4层用来布局电路导线,2层是接地板,3层是电源布线板。所有没有用作布线的面积均应用铜填满并连接到地以提供RF屏蔽。地板通过通孔与所有的层连接在一起。CC1010的去耦电容和VCO电感(L101)应放在底板面,其它元器件则应放在第1层。
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