cc1101和cc1020的區(qū)別分析 CC1101與CC1020能否相符通信

本文主要是關(guān)于cc1101和cc1020的相關(guān)介紹，并著重對cc1101和cc1020進(jìn)行了詳盡的對比分析。

cc1101

CC1101 ［1］ 是一款低于1GHz設(shè)計(jì)旨在用于極低功耗RF應(yīng)用。其主要針對工業(yè)、科研和醫(yī)療（ISM）以及短距離無線通信設(shè)備（SRD）。CC1101可提供對數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)傳輸、接收信號強(qiáng)度指示（RSSI）、空閑信道評估（CCA）、鏈路質(zhì)量指示以及無線喚醒（WOR）的廣泛硬件支持。CC1101在代碼、封裝和外引腳方面均與CC1100兼容，可用于全球最為常用的開放式低于1GHz頻率的RF設(shè)計(jì)。● 超低功耗無線收發(fā)器● 家庭和樓宇自動化● 高級抄表架構(gòu)（AMI）● 無線報(bào)警安全系統(tǒng)◆ 387.0MHz～464.0MHz工作頻段。（433MHz，0.6kbps，1%誤碼率時(shí)為-116dBm）。（接收模式，433MHz，1.2kbps時(shí)僅16.0mA）?！?最高可設(shè)置為+10dBm的發(fā)射功率?！?支持0.6kbps～500kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。◆ 支持多種調(diào)制模式（OOK、ASK、GFSK、2-FSK、4-FSK和MSK）?！?提供對同步字檢測、地址校驗(yàn)、靈活的數(shù)據(jù)包長度以及自動CRC處理的支持。◆ 支持RSSI（接收信號強(qiáng)度指示）和LQI（鏈路質(zhì)量指示）?！?通過4線SPI接口與MCU連接，同時(shí)提供2個(gè)可設(shè)定功能的通用數(shù)字輸出引腳?！?獨(dú)立的64字節(jié)RXFIFO和TX FIFO?！?工作電壓范圍：1.9V～3.6V，待機(jī)模式下電流僅為200nA。◆ 工作溫度范圍：-40℃～+85℃

CC1020

cc1020模塊特性

1、頻率范圍為402mhz-470mhz工作 2、高靈敏度（對12.5khz信道可達(dá)-118dbm） 3、可編程輸出功率，最大10dbm 4、低電流消耗（rx:19.9ma） 5、低壓供電（2.3v到3.6v） 6、數(shù)據(jù)率最高可以達(dá)到153.3kbaud 7、spi接口配置內(nèi)部寄存器 8、標(biāo)準(zhǔn)dip間距接口，便于嵌入式應(yīng)用 9、通信距離遠(yuǎn)，10dbm功率條件室外可以傳輸600米左右。

cc1020工作參數(shù)

cc1020主要的工作參數(shù)可通過串行總線接口編程，例如輸出功率、頻率及afc。 在接收模式下，cc1020可看成是一個(gè)傳統(tǒng)的超外差接收器。rf輸入信號經(jīng)低噪聲放大器（lna和lna2）放大后，翻轉(zhuǎn)經(jīng)過積分器（i和q）產(chǎn)生中頻if信號。在中頻處理階段，i/q信號經(jīng)混合濾波、放大后經(jīng)adc轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。然后進(jìn)行自動獲取控制、信道濾波、解調(diào)和二進(jìn)制同步化處理，在dio引腳輸出數(shù)字解調(diào)數(shù)據(jù)，dclk引腳獲取同步數(shù)字時(shí)鐘數(shù)據(jù)。rssi為數(shù)字形式，并可通過竄行接口讀出。rssi還可作為可編程的載波檢測指示器。 在發(fā)送模式下，合成的rf信號直接饋送到功率放大器pa。射頻輸出是fsk信號，此信號是由饋送到dio引腳的數(shù)字比特流通過fsk調(diào)制產(chǎn)生的。可使用一個(gè)高頻濾波器來得到高斯頻移鍵控gfsk。芯片內(nèi)部的收/發(fā)開關(guān)電路使天線容易接入和匹配。

cc1020信號收發(fā)接口

cc1020信號收發(fā)接口與微控制器的連接如圖1所示。微控制器使用引腳p2.6和p3.4與cc1020的雙向同步數(shù)據(jù)接口dio、dclk連接。

圖1 cc1020與微控制器的連接電路 微控制器的一個(gè)雙向引腳與cc1020的dio連接，用于數(shù)據(jù)的發(fā)射與接收（輸入與輸出）。dclk提供數(shù)據(jù)定時(shí)，必須連接到微控制器的一個(gè)輸入端。 數(shù)據(jù)輸出可以選擇使用單獨(dú)的引腳。這時(shí)要設(shè)置cc1020的interface寄存器sep_di_do=1。在同步模式下，lock引腳用作數(shù)據(jù)輸出，而dclk引腳作為異步模式的數(shù)據(jù)輸出，dio引腳端則只用于數(shù)據(jù)輸入。 微控制器的一個(gè)引腳可用來監(jiān)視鎖相環(huán)的鎖定信號，即lock引腳信號。當(dāng)鎖相環(huán)鎖定時(shí)，lock引腳為邏輯低電平。它還可以用作載波檢測及監(jiān)視其它內(nèi)部測試信號。 cc1020能被設(shè)置成三種不同的數(shù)據(jù)傳輸形式：同步nrz模式、同步曼徹斯特碼模式和異步傳輸uart模式。這三種模式各有特點(diǎn)，同步曼徹斯特碼抗干擾能力最好，但是波特率要低一倍，異步傳輸uart實(shí)現(xiàn)起來最簡單，但是抗干擾能力最差，而同步nrz抗干擾能力比uart要好，但稍差于同步曼徹斯特碼，實(shí)現(xiàn)難度也介于兩者之間?？紤]到微處理器基本都支持uart串行通訊，所以選擇了這種模式，經(jīng)測試效果完全能達(dá)到要求。

cc1020引腳接口說明

備注 1.vcc引腳的電壓范圍為2.3-3.6v之間，不能在這個(gè)區(qū)間之外，如超過3.6v將會燒毀模塊。推薦電壓3.3v左右； 2.硬件沒有集成spi功能的單片機(jī)也可以控制本模塊，用普通單片io口模擬spi時(shí)序進(jìn)行讀寫操作即可；

cc1020結(jié)構(gòu)配置接口

cc1020結(jié)構(gòu)配置接口與微控制器的連接如圖所示。微控制器使用引腳p2.2~p2.5與cc1020的結(jié)構(gòu)配置接口psel、pclk、pdi、pdo連接。pdo與微控制器的一個(gè)輸入端連接。pdi、pclk和psel連接到微控制器的輸出端。如果把pdi和pdo連接在一起，微控制器可以使用一個(gè)雙向引腳端，則可節(jié)省微控制器的一個(gè)i/o端口。 當(dāng)結(jié)構(gòu)配置接口不使用時(shí)，連接到psel、pclk、pdi和pdo引腳端的微控制器引腳可作他用。當(dāng)psel引腳端無效（保持高電平）時(shí)（psel引腳端低電平有效），pclk、pdi和pdo是高阻抗輸入狀態(tài)。psel有一個(gè)內(nèi)部上拉電阻，在低功耗模式時(shí)必須斷開（由微控制器三態(tài)控制），或者設(shè)為高電平，以阻止電流流入上拉電阻。

cc1020通過簡單的四串行spi接口進(jìn)行編程。有8位的結(jié)構(gòu)配置寄存器。每一位寄存器的地址是7位，1位作為讀/寫位，初始化讀或?qū)懙牟僮?。cc1020一次完整的配置，要求發(fā)送33個(gè)數(shù)據(jù)幀，每幀16位（address 7位，r/w 1位，data 8位）。一次完整配置所需時(shí)間取決于pclk的頻率。如果pclk頻率為10mhz，完成一次完整配置的時(shí)間少于53ms。將cc1020設(shè)為低功耗模式，只需發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，因此所需的時(shí)間不到2ms。所有的寄存器都是可讀的。

CC1101與CC1020能否相符通信

CC101和C1020可以相互通話。這已經(jīng)測試過了。使用SMARTRF工作室來生成設(shè)置——這就是我們所做的。確保為相同的頻率偏差設(shè)置了兩個(gè)單元（CC1020：這里輸入Studio中的SEPARA.；CC1101：這里輸入Studio中的DEVIA.）和數(shù)據(jù)速率。

淺談cc1020的無線通信模塊

微控制器選型

微控制器采用Cygnal公司生產(chǎn)的C8051F310，該處理器具有與8051完全兼容的CIP-51內(nèi)核，是一款完全集成的混合信號ISP型MCU芯片，帶有模擬多路器的10位200ksps的25通道單端/差分ADC，硬件實(shí)現(xiàn)的I2C、增強(qiáng)型UART及SPI接口，F(xiàn)lash存儲器具有在系統(tǒng)重編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲，并且允許現(xiàn)場更新8051固件。該型號單片機(jī)體積小、性能高，能夠快速存取數(shù)據(jù)，也易于系統(tǒng)開發(fā)以及擴(kuò)展，很適合本設(shè)計(jì)的需要。

CC1020結(jié)構(gòu)配置接口

CC1020結(jié)構(gòu)配置接口與微控制器的連接如圖1所示。微控制器使用引腳P2.2~P2.5與CC1020的結(jié)構(gòu)配置接口PSEL、PCLK、PDI、PDO連接。PDO與微控制器的一個(gè)輸入端連接。PDI、PCLK和PSEL連接到微控制器的輸出端。如果把PDI和PDO連接在一起，微控制器可以使用一個(gè)雙向引腳端，則可節(jié)省微控制器的一個(gè)I/O端口。

當(dāng)結(jié)構(gòu)配置接口不使用時(shí)，連接到PSEL、PCLK、PDI和PDO引腳端的微控制器引腳可作他用。當(dāng)PSEL引腳端無效（保持高電平）時(shí)（PSEL引腳端低電平有效），PCLK、PDI和PDO是高阻抗輸入狀態(tài)。PSEL有一個(gè)內(nèi)部上拉電阻，在低功耗模式時(shí)必須斷開（由微控制器三態(tài)控制），或者設(shè)為高電平，以阻止電流流入上拉電阻。

CC1020通過簡單的四串行SPI接口進(jìn)行編程。有8位的結(jié)構(gòu)配置寄存器。每一位寄存器的地址是7位，1位作為讀/寫位，初始化讀或?qū)懙牟僮?。CC1020一次完整的配置，要求發(fā)送33個(gè)數(shù)據(jù)幀，每幀16位（Address 7位，R/W 1位，Data 8位）。一次完整配置所需時(shí)間取決于PCLK的頻率。如果PCLK頻率為10MHz，完成一次完整配置的時(shí)間少于53ms。將CC1020設(shè)為低功耗模式，只需發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，因此所需的時(shí)間不到2ms。所有的寄存器都是可讀的。

CC1020信號收發(fā)接口

CC1020信號收發(fā)接口與微控制器的連接如圖1所示。微控制器使用引腳P2.6和P3.4與CC1020的雙向同步數(shù)據(jù)接口DIO、DCLK連接。

微控制器的一個(gè)雙向引腳與CC1020的DIO連接，用于數(shù)據(jù)的發(fā)射與接收（輸入與輸出）。DCLK提供數(shù)據(jù)定時(shí)，必須連接到微控制器的一個(gè)輸入端。

數(shù)據(jù)輸出可以選擇使用單獨(dú)的引腳。這時(shí)要設(shè)置CC1020的INTERFACE寄存器SEP_DI_DO=1。在同步模式下，LOCK引腳用作數(shù)據(jù)輸出，而DCLK引腳作為異步模式的數(shù)據(jù)輸出，DIO引腳端則只用于數(shù)據(jù)輸入。

微控制器的一個(gè)引腳可用來監(jiān)視鎖相環(huán)的鎖定信號，即LOCK引腳信號。當(dāng)鎖相環(huán)鎖定時(shí)，LOCK引腳為邏輯低電平。它還可以用作載波檢測及監(jiān)視其它內(nèi)部測試信號。

CC1020能被設(shè)置成三種不同的數(shù)據(jù)傳輸形式：同步NRZ模式、同步曼徹斯特碼模式和異步傳輸U(kuò)ART模式。這三種模式各有特點(diǎn)，同步曼徹斯特碼抗干擾能力最好，但是波特率要低一倍，異步傳輸U(kuò)ART實(shí)現(xiàn)起來最簡單，但是抗干擾能力最差，而同步NRZ抗干擾能力比UART要好，但稍差于同步曼徹斯特碼，實(shí)現(xiàn)難度也介于兩者之間。考慮到微處理器基本都支持UART串行通訊，所以選擇了這種模式，經(jīng)測試效果完全能達(dá)到要求。

CC1020天線選擇

CC1020可以使用多種型號的天線。近程通信中常使用的天線是單極天線、螺旋型天線和環(huán)形天線。本設(shè)計(jì)使用范圍最佳且簡單的1/4波長單極天線。

電源管理

CC1020提供了非常靈活的電源管理，以適應(yīng)電池驅(qū)動應(yīng)用中對功耗的嚴(yán)格要求。低功耗模式通過MAIN寄存器和POWERDOWN寄存器控制。MAIN寄存器中有獨(dú)立的位，用于控制接收部分、發(fā)射部分、頻率合成器和晶振。這種獨(dú)立控制方式使得各個(gè)應(yīng)用的功耗可以優(yōu)化為最小。由于本設(shè)計(jì)是單獨(dú)的無線通信模塊，所以對功耗要求不太嚴(yán)格。系統(tǒng)采用5V供電，經(jīng)過NCP500穩(wěn)定輸出3V電壓。

抗干擾措施

無線射頻收發(fā)系統(tǒng)對電源噪聲很敏感，因此設(shè)計(jì)時(shí)采用了無線射頻部分和其它電路分開供電的方法。高頻器件對于噪聲敏感，因此給各部分電源加裝了濾波器或穩(wěn)壓器，以減少電源噪聲對芯片的干擾。另外，對芯片使用電源監(jiān)控及看門狗電路，以便大幅度提高整個(gè)電路的抗干擾性能。

Chipcon公司提供了射頻部分的電路參考設(shè)計(jì)，射頻部分的布局參照了參考設(shè)計(jì)的布局，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況做了一些改動，以獲得最佳效果。CC1020的外圍元件很少，其中VCO電感屬于關(guān)鍵器件，選用了高精度電感，布局上也盡可能靠近芯片，并且盡可能使兩個(gè)輸入引腳對稱，以保證性能。另外，設(shè)計(jì)時(shí)讓晶振與芯片引腳盡量靠近，并用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來，晶振外殼接地并固定，還使用了金屬罩對射頻部分進(jìn)行了電磁屏蔽。使用以上措施，保證了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

軟件設(shè)計(jì)

通信協(xié)議采用UART格式（一個(gè)開始位，負(fù)載數(shù)據(jù)，一個(gè)結(jié)束位），另外，數(shù)據(jù)包前有同步碼，同步碼的作用是使接收端芯片正確識別UART格式的數(shù)據(jù)。之后要有識別碼，識別碼用來標(biāo)志數(shù)據(jù)開始，如果正確收到識別碼，說明可以正確接收數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)長度不是一定的，則在數(shù)據(jù)包開始部分加一個(gè)長度碼，或在數(shù)據(jù)包結(jié)尾部分加特定結(jié)束標(biāo)志。為了應(yīng)付無線傳輸中可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，在數(shù)據(jù)包最后加一個(gè)校驗(yàn)碼，這樣就可以根據(jù)應(yīng)用需要選擇丟掉該包或是要求重發(fā)。實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，在數(shù)據(jù)包之后，最好要有１~２個(gè)字節(jié)的冗余碼，否則，最后１個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)很容易受到噪聲干擾，造成錯(cuò)誤識別。

結(jié)語

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