德州儀器（TI）CC1110迷你開發(fā)套件是一款價(jià)格低廉的全功能開發(fā)套件，可以快速啟動(dòng)低功耗sub-GHz（868至915 MHz）無線項(xiàng)目。

CC1110迷你開發(fā)套件（見圖1）專為無線報(bào)警和安全系統(tǒng)，工業(yè)監(jiān)控和控制應(yīng)用以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的快速原型設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)。該套件包括兩個(gè)SmartRFCC1110-868目標(biāo)板;帶有轉(zhuǎn)換板和電纜的CC調(diào)試器; IAR EW8051嵌入式工作臺(tái)的評(píng)估版;和PCB天線預(yù)先測(cè)試ETSI和FCC合規(guī)性。用戶手冊(cè)甚至建議您可以通過切換電阻的位置來添加自己的外部天線。使用包含的源代碼和Gerber文件，可以很容易地將這些電路板重新用于實(shí)際應(yīng)用，德州儀器顯然已經(jīng)認(rèn)真考慮過這些應(yīng)用。

本文將研究電路板的操作和功能以及進(jìn)行范圍測(cè)試，從而產(chǎn)生了一些令人驚訝的結(jié)果。

圖1：CC1110 868-MHz迷你開發(fā)套件。

入門

該套件帶有兩塊預(yù)編程的電路板，測(cè)試鏈路采用GFSK調(diào)制，工作頻率為868.3 MHz，比特率為2.4 kbps。鏈路測(cè)試使用TI的SimpliciTI協(xié)議建立主從模式之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。

要運(yùn)行鏈接測(cè)試，請(qǐng)?jiān)诖蜷_每塊電路板后，按下一塊板上的主按鈕，然后按下另一塊板上的從屬按鈕。每塊板都包含紅色和綠色LED，閃爍模式表示其狀態(tài)。打開盒子幾分鐘后，鏈接測(cè)試就開始運(yùn)行了。建立鏈路后，主設(shè)備將數(shù)據(jù)包發(fā)送到從設(shè)備并等待250毫秒進(jìn)行確認(rèn)。從設(shè)備保持接收模式，但將確認(rèn)數(shù)據(jù)包發(fā)送回主設(shè)備。使用預(yù)編程鏈接測(cè)試的整個(gè)周期大約需要1.3秒，但數(shù)據(jù)速率，時(shí)序和功率都可以通過重新編譯源代碼并重新刷新芯片來改變。 TI為此應(yīng)用程序提供了完整的源代碼，開發(fā)人員可以使用IAR Embedded Workbench和CC調(diào)試器輕松修改這兩個(gè)代碼，這兩個(gè)代碼都包含在套件中。重新刷新需要下載SmartRF Flash編程器，測(cè)試需要SmartRF Studio。兩者都是免費(fèi)的。

收發(fā)器

該套件基于TI的CC1110 RF收發(fā)器（見圖2），包括一個(gè)26 MHz單周期8051微控制器，運(yùn)行頻率為26 MHz。每塊板包含高達(dá)32 KB的系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存;高達(dá)4 KB的RAM;五個(gè)DMA通道;加上ADC，PWM，UART，SPI，I2S，四個(gè)定時(shí)器; 21個(gè)GP I/O引腳;和全速（12 Mbps）USB 2.0控制器。

圖2：CC1110Fx框圖（由德州儀器公司提供）。

收發(fā)器覆蓋782至928 MHz;輸出功率可編程高達(dá)10 dBm，數(shù)據(jù)速率可編程高達(dá)500 kBaud。接收器靈敏度為868 MHz，額定值為-110 dBm;帶寬是用戶可在58和812 kHz之間編程的。當(dāng)運(yùn)行GSK為868 MHz，數(shù)據(jù)速率為1.2 kBaud時(shí)，相鄰信道抑制為38 dB，飽和度為-14 dB。 TI警告您不要讓主單元和從屬單元接近一米以避免飽和 - 這是前端大開的缺點(diǎn)。

在868 MHz的有源接收模式下，系統(tǒng)時(shí)鐘以26 MHz的頻率運(yùn)行，數(shù)據(jù)速率為1.2 kBaud，CC1110的功耗為19.7 mA（最小值）。切換到-6 dBm輸出功率的發(fā)射模式，芯片僅略微增加 - 20.0 mA，0 dBm輸出增加到21 mA，10 dBm增加到36.2 mA。

CC1110采用四種低功耗模式，在應(yīng)用允許的情況下以不同程度降低電流消耗（數(shù)字為最小值）：

功耗模式0（4.3 mA） - 與活動(dòng)模式相同但使用CPU沒有運(yùn)行;系統(tǒng)時(shí)鐘為24或26 MHz。

功耗模式1（220μA） - 數(shù)字穩(wěn)壓器開啟。高速RC和晶體振蕩器關(guān)閉，低速晶振或低功耗RC振蕩器正在運(yùn)行。

功耗模式2（0.5μA） - 數(shù)字穩(wěn)壓器關(guān)閉。高速RC和晶體振蕩器關(guān)閉，低功耗RC振蕩器正在運(yùn)行。

功耗模式3（0.3μA） - 數(shù)字穩(wěn)壓器關(guān)閉且沒有振蕩器正在運(yùn)行。

通過修改TI的源代碼來啟動(dòng)自己的應(yīng)用程序可以節(jié)省大量時(shí)間來確定如何編程各種省電模式。

檢查出來

在開始使用源代碼之前，我首先必須安裝IAR Embedded Workbench Evaluation Edition for 8051，它隨套件一起提供。

在嘗試預(yù)編程鏈接測(cè)試后，安裝IAR Embedded Workbench，然后下載并安裝SmartRF Studio。將小紅色適配器板插入CC調(diào)試器，另一端插入其中一個(gè)目標(biāo)板。接下來，啟動(dòng)SmartRF Studio并使用隨附的USB電纜將調(diào)試器插入計(jì)算機(jī)。該軟件應(yīng)立即識(shí)別CC1110板。在我的情況下，盡管已經(jīng)購買了一個(gè)新套件，它告訴我板上的固件已經(jīng)過時(shí)并在進(jìn)一步更新之前進(jìn)行了更新。我雙擊下方標(biāo)簽中的CC1110條目，打開了設(shè)備控制面板（參見圖3）。

圖3：CC1100目標(biāo)板的SmartRF設(shè)備控制面板（由德州儀器提供）。

從控制面板，您可以更改幾乎所有CC1110的參數(shù)和寄存器設(shè)置，以優(yōu)化應(yīng)用程序的性能。對(duì)于初學(xué)者，您可以查看預(yù)編程范圍測(cè)試應(yīng)用程序的操作以及更改頻率，通道間距，數(shù)據(jù)速率等的影響。圖4顯示了連接目標(biāo)板在遠(yuǎn)程主板傳輸數(shù)據(jù)包時(shí)以連續(xù)接收模式運(yùn)行默認(rèn)設(shè)置的圖表。

圖4：處于連續(xù)接收模式的SmartRFCC1110目標(biāo)板（由德州儀器公司提供）。

只需記住，當(dāng)您對(duì)一塊電路板進(jìn)行更改時(shí)，您可能需要對(duì)另一塊電路板進(jìn)行相同的更改以維護(hù)鏈接。

滾動(dòng)你自己的

在你可以處理源代碼之前，你必須找到它。它沒有附帶套件，快速入門指南說它可以在CC1110 Mini Dev Kit頁面上找到，但它遠(yuǎn)不清楚它的位置。在TI站點(diǎn)上搜索swrc113.zip，然后下載并解壓縮，將源文件復(fù)制到可以方便地找到文件的位置。

接下來啟動(dòng)IAR Embedded Workbench并打開項(xiàng)目文件smpl_link_srfccxx10.eww。從“項(xiàng)目”菜單中，選擇“全部重建”并檢查是否存在結(jié)果錯(cuò)誤。然后，您可以根據(jù)需要下載和調(diào)試程序（此時(shí)此時(shí)不需要）。

要使用TI的SmartRF Flash編程器（參見圖5）而不是IAR工作臺(tái)，請(qǐng)啟動(dòng)它并啟動(dòng)它它應(yīng)該識(shí)別出CC1110和CC調(diào)試器的存在。

選擇嵌入式工作臺(tái)在步驟1中啟動(dòng)的Flash映像文件（。.. Output smpl_link.hex）。

選擇“擦除”，編程并驗(yàn)證，然后單擊“執(zhí)行操作”。進(jìn)度條上方的窗口最終應(yīng)顯示為“CC1110 - IDxxx：擦除，編程并驗(yàn)證確定?！?/p>

重新啟動(dòng)SmartRF Studio以查看程序的性能。

圖5：完成Flash編程（由德州儀器提供）。

在開發(fā)過程中必須在兩個(gè)或三個(gè)不同的程序之間切換與完全集成的IDE不同，但是每個(gè)工具都做得非常好，并且每個(gè)工具都有用。評(píng)估和發(fā)展的不同階段。此外，如果您使用Gerber文件，堅(jiān)持使用電路板布局，并通過修改示例軟件開發(fā)自己的應(yīng)用程序，那么無論如何您都可以快速到達(dá)目的地。

2.4 GHz與sub-GHz相比

絕大多數(shù)未經(jīng)許可的低功耗無線設(shè)備工作在2.4 GHz ISM頻段，在某些環(huán)境中，它變得如此擁擠，Wi-Fi，藍(lán)牙和其他設(shè)備它有成為“垃圾帶”的危險(xiǎn).5 GHz ISM頻段目前遠(yuǎn)沒有那么擁擠，提供更高的速度和更大的帶寬，折衷的是更短的距離和更少的穿透干預(yù)物體的能力。當(dāng)需要更長(zhǎng)的范圍時(shí)，868 MHz和915 MHz的sub-GHz ISM頻段是首選方案。

除了所有其他考慮因素外，僅將頻率從2.4 GHz降低到868 MHz會(huì)大大降低自由空間路徑損耗（FSPL），因?yàn)镕SPL與頻率的平方成正比：

在進(jìn)行測(cè)距之前，我很好奇這些設(shè)備的理論范圍是什么 - 忽略主要變量，包括地面影響，多徑和近距離金屬三腳架（TI警告您天線長(zhǎng)度經(jīng)過優(yōu)化，以反映兩節(jié)AAA電池的存在）。根據(jù)CC1110F32數(shù)據(jù)表并求解d，我假設(shè)：

PR：-110 dBm（最大靈敏度@ 1.2 kBaud）

PT：10 dBm（最大輸出）

GR：0

GT：0

λ：0.346米

使用這些數(shù)字，理論距離d可以達(dá)到28 km（在2.4 GHz時(shí)為10 km），這對(duì)于任何使用有損PCB貼片天線的設(shè)備都非常樂觀，特別是靠近金屬三腳架（下一節(jié)）。是時(shí)候進(jìn)行真實(shí)世界的測(cè)試了。

范圍測(cè)試

瀏覽快速入門指南后，我讓兩塊電路板在幾分鐘內(nèi)運(yùn)行預(yù)編程鏈接測(cè)試。我在房子周圍嘗試了大量2.4 GHz套件失敗的范圍測(cè)試 - 當(dāng)它沒有讓它感到煩惱時(shí)，我在附近的街道上戶外嘗試，將從屬設(shè)備放在三腳架上并將主設(shè)備放在車窗外因?yàn)槲衣_車。在沒有山頂?shù)那闆r下我能走得最遠(yuǎn)的地方是兩個(gè)街區(qū)，而且仍然沒有丟包的跡象。這個(gè)大型PCB天線 - 更不用說一個(gè)不錯(cuò)的輸出功率水平 - 似乎做得很好。

接下來，我開車到了一條平直的長(zhǎng)路上 - 這在德克薩斯州中部并不難找到。我將奴隸單元安裝在一個(gè)大約12英尺的佛陀三腳架上（見圖6），然后繼續(xù)開走。在開始丟包之前，我得到了大約三分之一英里 - 大約1500英尺或500米 - ;在鏈接丟失之前不超過幾秒鐘（30英里/小時(shí)）。轉(zhuǎn)過身來，我驚訝地發(fā)現(xiàn)鏈接已經(jīng)重新建立，如果你在主設(shè)備超時(shí)前60秒內(nèi)回到范圍內(nèi)，就會(huì)發(fā)生這種情況。我回去并重復(fù)測(cè)試，結(jié)果相同。

圖6：家庭，家庭的范圍。

我認(rèn)為500米對(duì)于帶有PCB天線的低功耗設(shè)備來說是相當(dāng)令人印象深刻的 - 而且對(duì)于sub-GHz設(shè)備來說也是一個(gè)很好的理由。我也很欣賞TI工程師可以輕松 - 甚至鼓勵(lì)您 - 在PA輸出旁邊添加一個(gè)F連接器來連接外部天線。有了高增益的Yagis和小Pas，我可能會(huì)建立一個(gè)與下一個(gè)縣的通信鏈接。