cc2530

用於消費型電子的晶元

CC2530 是用於2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應用的一個真正的片上系統(SoC)解決方案。

它能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網路節點。

簡介


合領收器優良,業標準增強型8051 CPU,系統內可編程快閃記憶體,8-KB RAM和許多其它強大的功能。CC2530有四種不同的快閃記憶體版本:CC2530F32/64/128/256,分別具有32/64/128/256KB的快閃記憶體。CC2530具有不同的運行模式,使得它尤其適應超低功耗要求的系統。運行模式之間的轉換時間短進一步確保了低能源消耗。
合德州儀器的業界領先的黃金單元ZigBee協議棧(Z-Stack™),提供了一個強大和完整的ZigBee解決方案。
合州儀器黃單元,提供強完整  程式控制制決案。

引腳描述


引腳名稱 引腳 引腳類型 描述
AVDD1 28 電源(模擬) 2-V–3.6-V 模擬電源連接
AVDD2 27 電源(模擬) 2-V–3.6-V 模擬電源連接
AVDD3 24 電源(模擬) 2-V–3.6-V 模擬電源連接
AVDD4 29 電源(模擬) 2-V–3.6-V 模擬電源連接
AVDD5 21 電源(模擬) 2-V–3.6-V 模擬電源連接
AVDD6 31 電源(模擬) 2-V–3.6-V 模擬電源連接
DCOUPL 40 電源(數字) 1.8V 數字電源去耦。不使用外部電路供應。
DVDD1 39 電源(數字) 2-V–5-V 數字電源連接
DVDD2 10 電源(數字) 2-V–5-V 數字電源連接
GND - 接地 接地襯墊必須連接到一個堅固的接地面。
GND 1,2,3,4 未使用的引腳 連接到GND
P0_0 19 數字I/O 埠0.0
P0_1 18 數字I/O 埠0.1
P0_2 17 數字I/O 埠0.2
P0_3 16 數字I/O 埠0.3
P0_4 15 數字I/O 埠0.4
P0_5 14 數字I/O 埠0.5
P0_6 13 數字I/O 埠0.6
P0_7 12 數字I/O 埠0.7
P1_0 11 數字I/O 埠1.0-20-mA 驅動能力
P1_1 9 數字I/O 埠1.1-20-mA 驅動能力
P1_2 8 數字I/O 埠1.2
P1_3 7 數字I/O 埠1.3
P1_4 6 數字I/O 埠1.4
P1_5 5 數字I/O 埠1.5
P1_6 38 數字I/O 埠1.6
P1_7 37 數字I/O 埠1.7
P2_0 36 數字I/O 埠2.0
P2_1 35 數字I/O 埠2.1
P2_2 34 數字I/O 埠2.2
P2_3 33 數字I/O 模擬埠2.3/32.768 kHz XOSC
P2_4 32 數字I/O 模擬埠2.4/32.768 kHz XOSC
RBIAS 30 模擬I/O 參考電流的外部精密偏置電阻
RESET_N 20 數字輸入 複位,活動到低電平
cc2530
cc2530
RF_N 26 RF I/O RX 期間負RF 輸入信號到LNA
RF_P 25 RF I/O RX 期間正RF 輸入信號到LNA
XOSC_Q1 22 模擬I/O 32-MHz 晶振引腳1或外部時鐘輸入
XOSC_Q2 23 模擬I/O 32-MHz 晶振引腳2

功能介紹


RF布局

–適應2.4-GHz IEEE 802.15.4 的RF 收發器
–極高的接收靈敏度和抗干擾性能
–可編程的輸出功率高達4.5 dBm
–只需極少的外接元件
–只需一個晶振,即可滿足網狀網路系統需要
–6-mm ×6-mm 的QFN40 封裝
–適合系統配置符合世界範圍的無線電頻率法規:ETSI EN 300 328 和EN 300440(歐洲),FCC CFR47 第15 部分(美國)和ARIB STD-T-66(日本)

低功耗

–主動模式RX(CPU 空閑):24 mA
–主動模式TX 在1dBm(CPU 空閑):29mA
–供電模式1(4 μs 喚醒):0.2 mA
–供電模式2(睡眠定時器運行):1 μA
–供電模式3(外部中斷):0.4 μA
–寬電源電壓範圍(2 V–3.6 V)

微控制器

–優良的性能和具有代碼預取功能的低功耗8051 微控制器內核
–32-、64-或128-KB 的系統內可編程快閃記憶體
–8-KB RAM,具備在各種供電方式下的數據保持能力
–支持硬體調試

外設

–強大的5 通道DMA
–IEEE 802.5.4 MAC 定時器,通用定時器(一個16 位定時器,二個8 位定時器)
–IR 發生電路
–具有捕獲功能的32-kHz 睡眠定時器
–硬體支持CSMA/CA
–支持精確的數字化RSSI/LQI
–電池監視器和溫度感測器
–具有8 路輸入和可配置解析度的12 位ADC
–AES 安全協處理器
–2 個支持多種串列通信協議的強大USART
–21 個通用I/O 引腳(19×4 mA,2×20 mA)
–看門狗定時器

運行條件


cc2530在此條件下運行能達到最好的效果。
最小值最大值單位
運行環境溫度-40125
運行供電電壓23.6V

應用


·2.4-GHz IEEE 802.15.4 系統
·RF4CE 遠程控制系統(需要大於64-KB快閃記憶體)
·ZigBee 系統(256-KB 快閃記憶體)
·家庭/樓宇自動化
·照明系統
·工業控制和監控
·低功耗無線感測網路
·消費型電子
·醫療保健

電路描述


下圖是CC2530 的方框圖,圖中模塊大致可以分為三類:CPU 和內存相關的模塊;外設、時鐘和電源管理相關的模塊,以及無線電相關的模塊。
cc2530
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模塊說明


CPU 和內存
CC253x晶元系列中使用的8051 CPU內核是一個單周期的8051兼容內核。它有三種不同的內存訪問匯流排(SFR,DATA 和CODE/XDATA),單周期訪問SFR,DATA 和主SRAM。它還包括一個調試介面和一個18 輸入擴展中斷單元。
中斷控制器總共提供了18 個中斷源,分為六個中斷組,每個與四個中斷優先順序之一相關。當設備從活動模式回到空閑模式,任一中斷服務請求就被激發。一些中斷還可以從睡眠模式(供電模式1-3)喚醒設備。
內存仲裁器位於系統中心,因為它通過SFR 匯流排把CPU 和DMA 控制器和物理存儲器以及所有外設連接起來。內存仲裁器有四個內存訪問點,每次訪問可以映射到三個物理存儲器之一:一個8-KB SRAM、快閃記憶體存儲器和XREG/SFR 寄存器。它負責執行仲裁,並確定同時訪問同一個物理存儲器之間的順序。
8-KB SRAM映射到DATA存儲空間和部分XDATA存儲空間。8-KB SRAM是一個超低功耗的SRAM,即使數字部分掉電(供電模式2 和3)也能保留其內容。這是對於低功耗應用來說很重要的一個功能。
32/64/128/256 KB快閃記憶體塊為設備提供了內電路可編程的非易失性程序存儲器,映射到XDATA 存儲空間。除了保存程序代碼和常量以外,非易失性存儲器允許應用程序保存必須保留的數據,這樣設備重啟之後可以使用這些數據。使用這個功能,例如可以利用已經保存的網路具體數據,就不需要經過完全啟動、網路尋找和加入過程。
時鐘和電源管理
數字內核和外設由一個1.8-V 低差穩壓器供電。它提供了電源管理功能,可以實現使用不同供電模式的長電池壽命的低功耗運行。有五種不同的複位源來複位設備。
外設
CC2530 包括許多不同的外設,允許應用程序設計者開發先進的應用。
調試介面執行一個專有的兩線串列介面,用於內電路調試。通過這個調試介面,可以執行整個快閃記憶體存儲器的擦除、控制使能哪個振蕩器、停止和開始執行用戶程序、執行8051 內核提供的指令、設置代碼斷點,以及內核中全部指令的單步調試。使用這些技術,可以很好地執行內電路的調試和外部快閃記憶體的編程。
設備含有快閃記憶體存儲器以存儲程序代碼。快閃記憶體存儲器可通過用戶軟體和調試介面編程。快閃記憶體控制器處理寫入和擦除嵌入式快閃記憶體存儲器。快閃記憶體控制器允許頁面擦除和4 位元組編程。
I/O控制器負責所有通用I/O引腳。CPU可以配置外設模塊是否控制某個引腳或它們是否受軟體控制,如果是的話,每個引腳配置為一個輸入還是輸出,是否連接襯墊里的一個上拉或下拉電阻。CPU 中斷可以分別在每個引腳上使能。每個連接到I/O 引腳的外設可以在兩個不同的I/O 引腳位置之間選擇,以確保在不同應用程序中的靈活性。
系統可以使用一個多功能的五通道DMA控制器,使用XDATA存儲空間訪問存儲器,因此能夠訪問所有物理存儲器。每個通道(觸發器、優先順序、傳輸模式、定址模式、源和目標指針和傳輸計數)用DMA 描述符在存儲器任何地方配置。許多硬體外設(AES 內核、快閃記憶體控制器、USART、定時器、ADC 介面)通過使用DMA 控制器在SFR 或XREG 地址和快閃記憶體/SRAM 之間進行數據傳輸,獲得高效率操作。定時器1 是一個16 位定時器,具有定時器/PWM 功能。它有一個可編程的分頻器,一個16 位周期值,和五個各自可編程的計數器/捕獲通道,每個都有一個16 位比較值。每個計數器/捕獲通道可以用作一個PWM輸出或捕獲輸入信號邊沿的時序。它還可以配置在IR產生模式,計算定時器3 周期,輸出是ANDed,定時器3 的輸出是用最小的CPU 互動產生調製的消費型IR 信號。
MAC定時器(定時器 2)是專門為支持IEEE 802.15.4 MAC或軟體中其他時槽的協議設計。定時器有一個可配置的定時器周期和一個8 位溢出計數器,可以用於保持跟蹤已經經過的周期數。一個16 位捕獲寄存器也用於記錄收到/發送一個幀開始界定符的精確時間,或傳輸結束的精確時間,還有一個16 位輸出比較寄存器可以在具體時間產生不同的選通命令(開始RX,開始TX,等等)到無線模塊。定時器3 和定時器4 是8 位定時器,具有定時器/計數器/PWM 功能。它們有一個可編程的分頻器,一個8 位的周期值,一個可編程的計數器通道,具有一個8 位的比較值。每個計數器通道可以用作一個PWM 輸出。
睡眠定時器是一個超低功耗的定時器,計算32-kHz 晶振或32-kHz RC 振蕩器的周期。睡眠定時器在除了供電模式3 的所有工作模式下不斷運行。這一定時器的典型應用是作為實時計數器,或作為一個喚醒定時器跳出供電模式1 或2。
ADC支持7到12位的解析度,分別在30 kHz或4 kHz的帶寬。DC和音頻轉換可以使用高達八個輸入通道(埠0)。輸入可以選擇作為單端或差分。參考電壓可以是內部電壓、AVDD 或是一個單端或差分外部信號。ADC 還有一個溫度感測輸入通道。ADC 可以自動執行定期抽樣或轉換通道序列的程序。
隨機數發生器使用一個16 位LFSR 來產生偽隨機數,這可以被CPU 讀取或由選通命令處理器直接使用。例如隨機數可以用作產生隨機密鑰,用於安全。
AES加密/解密內核允許用戶使用帶有128位密鑰的AES演演算法加密和解密數據。這一內核能夠支持IEEE 802.15.4 MAC 安全、ZigBee 網路層和應用層要求的AES 操作。
一個內置的看門狗允許CC2530 在固件掛起的情況下複位自身。當看門狗定時器由軟體使能,它必須定期清除;否則,當它超時就複位它就複位設備。或者它可以配置用作一個通用32-kHz 定時器。
USART 0和USART 1每個被配置為一個SPI主/從或一個UART。它們為RX和TX提供了雙緩衝,以及硬體流控制,因此非常適合於高吞吐量的全雙工應用。每個都有自己的高精度波特率發生器,因此可以使普通定時器空閑出來用作其他用途。
無線設備
CC2530 具有一個IEEE 802.15.4 兼容無線收發器。RF 內核控制模擬無線模塊。另外,它提供了MCU 和無線設備之間的一個介面,這使得可以發出命令,讀取狀態,自動操作和確定無線設備事件的順序。無線設備還包括一個數據包過濾和地址識別模塊。