TI主流ZigBee芯片盤點(diǎn) - 全文

　　ZigBee作為一種個(gè)人網(wǎng)絡(luò)的短程無線通信協(xié)議，已經(jīng)日益為大家所熟知，它最大的特點(diǎn)就是低功耗、可組網(wǎng)，特別是帶有路由的可組網(wǎng)功能，理論上可以使 ZigBee覆蓋的通訊面積無限擴(kuò)展。本篇文章，將為大家介紹TI的ZigBee主控芯片CC2530、CC2538及其典型應(yīng)用案例。

　　CC2530簡(jiǎn)介

　　CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng)（SoC）解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530 結(jié)合了領(lǐng)先的RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KB RAM 和許多其它強(qiáng)大的功能。CC2530 有四種不同的閃存版本：CC2530F32/64/128/256，分別具有32/64/128/256KB 的閃存。CC2530 具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短進(jìn)一步確保了低能源消耗。

　　一、功能框圖

　　下圖是CC2530 的方框圖，圖中模塊大致可以分為三類：CPU 和內(nèi)存相關(guān)的模塊；外設(shè)、時(shí)鐘和電源管理相關(guān)的模塊，以及無線電相關(guān)的模塊。

　　二、典型案例

　　（1）可編程邏輯控制器

　　可編程邏輯控制器 （PLC） 的處理和控制實(shí)施包含從測(cè)試實(shí)驗(yàn)室和制造工廠到軍事與醫(yī)療電子產(chǎn)品以及基本數(shù)據(jù)采集的所有范圍。它們利用各種傳感器和反饋機(jī)制通過收集、存儲(chǔ)和分析數(shù)據(jù)來監(jiān)視和控制本地環(huán)境和系統(tǒng)/機(jī)器交互。從傳感器獲得的數(shù)據(jù)包含精密測(cè)量和對(duì)模擬電壓/電流中超低值或細(xì)微更改的處理。

　?。?）病患監(jiān)控

　　隨著時(shí)間的推移，出現(xiàn)了多種用于測(cè)量血壓、葡萄糖水平、脈搏、呼氣末二氧化碳及其它各種生物值的便攜式單參數(shù)監(jiān)護(hù)儀/儀表。如今，病人監(jiān)護(hù)儀是能夠適 應(yīng)各種臨床應(yīng)用、支持各種有線和無線接口的靈活的便攜式設(shè)備。無論監(jiān)護(hù)儀是單參數(shù)設(shè)備還是多參數(shù)設(shè)備，目標(biāo)功能、功耗和多功能系統(tǒng)通常是關(guān)鍵要求。如今，監(jiān)護(hù)儀可以跟隨病人出入手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室、病房，甚至他們的住宅。這對(duì)當(dāng)今世界醫(yī)療事業(yè)極為重要。

　　當(dāng)今的病人監(jiān)護(hù)儀最重要的特性是可移動(dòng)性、簡(jiǎn)便易用和可輕松進(jìn)行病人數(shù)據(jù)傳輸?？梢苿?dòng)性包含便攜性和與其它醫(yī)療設(shè)備（如麻醉機(jī)或除顫器）相連的能力。簡(jiǎn)便易用可通過觸摸屏和多級(jí)菜單驅(qū)動(dòng)的配置文件來實(shí)現(xiàn)，這些配置文件可以根據(jù)環(huán)境和病人的重要統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行配置。需要在從無線到 RS232 的所有設(shè)備上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。所有地區(qū)的醫(yī)院可能都會(huì)支持某個(gè)特定的基礎(chǔ)設(shè)施；而救護(hù)車、住宅和其它環(huán)境則需要支持不同的協(xié)議。最大程度地降低醫(yī)療成本這一不斷增加的需要正在促使醫(yī)療供應(yīng)商在醫(yī)院外進(jìn)行病人治療和監(jiān)控。為新興經(jīng)濟(jì)體中人口高度集中的農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)提供醫(yī)療正在推動(dòng)對(duì)遠(yuǎn)程病人監(jiān)控和遠(yuǎn)程醫(yī)療的 需要。

　　除此之外，CC2530還可以應(yīng)用于2.4-GHz IEEE 802.15.4 系統(tǒng)、RF4CE 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)（需要大于64-KB閃存）、ZigBee 系統(tǒng)（256-KB 閃存）、家庭/樓宇自動(dòng)化、照明系統(tǒng)、工業(yè)控制和監(jiān)控、低功耗無線傳感網(wǎng)絡(luò)、消費(fèi)型電子、醫(yī)療保健等方面。

　　CC2538簡(jiǎn)介

　　一、描述

　　CC2538xFnn 是一款針對(duì)高性能 Zigbee 應(yīng)用的理想片上系統(tǒng) （SoC）。 該器件包含基于 ARM Cortex M3 的強(qiáng)大的 MCU 系統(tǒng)，具有高達(dá) 32KB 的片上 RAM 和高達(dá) 512KB 的片上閃存以及可靠的 IEEE 802.15.4 射頻功能。 這使得該器件能夠處理涉及安全性、要求嚴(yán)格的應(yīng)用以及無線下載的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)堆棧。 32 個(gè)通用輸入和輸出 （GPIO） 以及串行外設(shè)接口可實(shí)現(xiàn)到電路板其它部分的簡(jiǎn)單連接。強(qiáng)大的安全加速器可在 CPU 處理應(yīng)用任務(wù)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速且高效的認(rèn)證和加密。 具有保持功能的低功耗模式可實(shí)現(xiàn)從睡眠狀態(tài)中的快速喚醒并且大大降低了執(zhí)行周期任務(wù)時(shí)的能耗。為了實(shí)現(xiàn)順利平穩(wěn)開發(fā)，CC2538xFnn 包括一個(gè)強(qiáng)大的調(diào)試系統(tǒng)和一個(gè)綜合性驅(qū)動(dòng)器庫。 為減小應(yīng)用閃存封裝尺寸，CC2538xFnn ROM 包含一個(gè)實(shí)用函數(shù)庫和一個(gè)串行引導(dǎo)加載程序。 CC2538 與 TI 免費(fèi)提供的 Z-Stack 軟件解決方案搭配使用，可提供市場(chǎng)上功能最強(qiáng)大、最穩(wěn)定的 ZigBee 解決方案。

　　二、應(yīng)用

????? 主要應(yīng)用在在智能電網(wǎng)和家庭局域網(wǎng)、家庭和樓宇自動(dòng)化、智能照明系統(tǒng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等方面。主要終端應(yīng)用可以應(yīng)用在冰箱和冰柜、洗衣機(jī)和烘干機(jī)、建筑照明、電表、燃?xì)獗?、用?HMI 和 POS 的單板計(jì)算機(jī)、筒燈和低頂燈、訪問控制 HMI 鍵盤。

　　三、CC2538可破解智能照明統(tǒng)一控制的難題

　　CC2538 為高集成度ZigBee解決方案，它在單個(gè)硅芯片上集成了ARM Cortex M3 MCU、存儲(chǔ)器以及硬件加速器，支持ZigBeePRO、ZigBee Smart Energy及ZigBee Home Automation以及照明標(biāo)準(zhǔn)，能與現(xiàn)有及未來ZigBee產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)互操作。此外，該SoC還支持采用IEEE 802.15.4 及6LoWPAN IPv6網(wǎng)絡(luò)的IP標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)，可實(shí)現(xiàn)最高的靈活性，具有極高的成本效益。

　　升級(jí)內(nèi)核擴(kuò)大芯片應(yīng)用范圍：

　　為進(jìn)一步迎合智能照明中的組網(wǎng)及統(tǒng)一控制的需求，CC2538芯片將MCU從8位升級(jí)到32位，通過集成型ARM Cortex-M3內(nèi)核實(shí)現(xiàn)對(duì)集中網(wǎng)絡(luò)的高效處理，使其在智能照明系統(tǒng)中起到網(wǎng)關(guān)的作用。在新版Zigbee Light Link標(biāo)準(zhǔn)中，智能燈具的遙控器被虛擬成一個(gè)網(wǎng)關(guān)，燈具的開/關(guān)、亮度或色彩調(diào)節(jié)等參數(shù)均可通過一個(gè)遙控器或智能手機(jī)來控制。雖然ZigBee為網(wǎng)狀網(wǎng) 結(jié)構(gòu)，但在智能家庭網(wǎng)絡(luò)實(shí)際組網(wǎng)過程中很難做到每個(gè)房間中均有一個(gè)ZigBee網(wǎng)關(guān)。采用了CC2538和CC2530 芯片的智能照明系統(tǒng)，很好地解決了這個(gè)問題。配有CC2530芯片的燈具，價(jià)格較為低廉，可以安裝在每個(gè)房間中并起到路由器的作用。而裝配有CC2538 芯片的燈具則非常適合用作網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

　　支持更多協(xié)議：通過128K至512K 的可擴(kuò)展閃存存儲(chǔ)器選項(xiàng)，CC2538可以支持更多協(xié)議棧，如ZLL燈光協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)家庭智能化協(xié)議，甚至支持在北美普遍應(yīng)用的智能能源（Smart Energy）協(xié)議棧，處理能力非常強(qiáng)大。

　　高安全性：通過AES-128/256、SHA2集成型硬件加密引擎、可選ECC-128/256與RSA 硬件加速引擎，CC2538提升了系統(tǒng)的安全等級(jí)，并降低了安全密鑰交換的能耗。

　　低功耗：CC2538針對(duì)電池供電應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，在睡眠模式下電流使用僅為 1.3uA。

　　此外，通過集成型引腳對(duì)引腳兼容的8K至32K RAM選項(xiàng)，CC2538可實(shí)現(xiàn)最大的靈活性，能支持具有多達(dá)數(shù)百個(gè)端節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。最值得一提的是，CC2538可安全工作在高達(dá)125℃高溫環(huán)境下。

　　智能能源、家庭自動(dòng)化以及照明系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)屬性決定了其需要高性能與高靈活性才能滿足制造商對(duì)不同存儲(chǔ)器、安全性以及標(biāo)準(zhǔn)支持的需求。CC2538不但 具有高集成度，而且還支持ZigBee以及其它諸如802.15.4與6LoWPAN IPv6等基于IP的標(biāo)準(zhǔn)，很好地滿足了智能能源基礎(chǔ)設(shè)施、家庭樓宇自動(dòng)化以及智能照明系統(tǒng)的需求。

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