電子發(fā)燒友App
一、CC2541器件概述
CC2541是一款針對低能耗以及私有2.4GHz應用的功率優(yōu)化的真正片載系統(tǒng)（SoC）解決方案。它使得使用低總體物料清單成本建立強健網(wǎng)絡節(jié)點成為可能。CC2541將領先RF收發(fā)器的出色性能和一個業(yè)界標準的增強型8051MCU、系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存存儲器、8kBRAM和很多其它功能強大的特性和外設組合在一起。CC2541非常適合應用于需要超低能耗的系統(tǒng)。這由多種不同的運行模式指定。運行模式間較短的轉(zhuǎn)換時間進一步使低能耗變?yōu)榭赡?/p>
二、CC2541芯片的特性參數(shù)
CC2541是一款針對藍牙低能耗以及私有2.4GHz應用的功率優(yōu)化的真正片載系統(tǒng)（SoC）解決方案。它使得使用低總體物料清單成本建立強健網(wǎng)絡節(jié)點成為可能。CC2541將領先RF收發(fā)器的出色性能和一個業(yè)界標準的增強型8051MCU、系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存存儲器、8kBRAM和很多其它功能強大的特性和外設組合在一起。CC2541上CC2541非常適合應用于需要超低能耗的系統(tǒng)。這由多種不同的運行模式指定。運行模式間較短的轉(zhuǎn)換時間進一步使低能耗變?yōu)榭赡堋?/p>
如果CC2540上的USB未啟用并且CC2541上的I2C/額外I/O未啟用，那么CC2541與CC2540在6mmx6mm方形扁平無引腳（QFN）40封裝內(nèi)引腳兼容。與CC2540相比，CC2541提供更低RF流耗。CC2541沒有CC2540所具有的USB接口，并在TX模式中提供較低的最大輸出功率CC2541還增加了1個HWI2C接口。
CC2541與CC2533優(yōu)化RF4CEIEEE802.15.4SoC引腳兼容。CC2541有2個不同的版本：分別具有128kB和256kB閃存的的CC2541F128/F256。
1、特性
?。?）射頻
–2.4GHz藍牙符合低能耗規(guī)范和私有的RF片載系統(tǒng)
–支持250kbps，500kbps，1Mbps，2Mbps的制器內(nèi)核數(shù)據(jù)速率–出色的鏈路預算，不使用外部前段而支持長距離應用–高達0dBm的可編程輸出功率
–出色的接收器靈敏度（1Mbps時為-94dBm），可選擇性，和阻擋性能
–適合于針對符合世界范圍內(nèi)的無線電頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)：ETSIEN300328和EN3004402類（歐洲），F(xiàn)CCCFR4715部分（美國），和ARIBSTD-T66（日本）
（2）布局
–極少的外部組件–提供參考設計支持
–6mm×6mm方形扁平無引腳（QFN）-40封裝
–與CC2540引腳兼容（當不使用USB或者I2C時）（ADC）
?。?）低功率
–工作模式RX低至：17.9mA
–工作模式TX（0dBm）：18.2mA–功率模式1（4μs喚醒）：270μs–功率模式2（睡眠定時器打開）：1μs–功率模式3（外部中斷）：0.5μs
?。?）工作模式下TPS62730兼容低功率
–RX低至：14.7mA（3V電源）–TX（0dBm）：14.3mA（3V電源）
?。?）微控制器
–具有代碼預取功能的高性能和低功率8051微控制器內(nèi)核
–系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，128或者256KB
–在所有功率模式下具有保持功能的8KBRAM
–支持硬件調(diào)試
–擴展基帶自動化，包括自動確認和地址解碼
–所有功率模式中對所有相關寄存器的保持
（6）外設
–功能強大的5通道直接內(nèi)存訪問（DMA）
–通用定時器（1個16位，2個8位）
–紅外（IR）生成電路
–具有捕捉功能的32kHz睡眠定時器
–精確數(shù)字接收到的數(shù)字信號強度指示器（RSSI）支持
–電池監(jiān)視器和溫度感應器
–含8通道和可配置分辨率的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）
–高級加密標準（AES）安全協(xié)處理器
–2個功能強大的支持幾個串行協(xié)議的通用異步接收發(fā)器（UART）
–23個通用I/O引腳（21×4mA，2×20mA）
–I2C接口
–2個具有LED驅(qū)動功能的I/O引腳
–安全裝置定時器
–集成的高性能比較器（7）開發(fā)工具
–CC2541評估模塊工具包（CC2541EMK）
–CC2541小型開發(fā)工具包（CC2541DK-MINI）
–SmartRF?軟件
2、軟件特性
?。?）符合針對單模式藍牙低能耗（BLE）解決方案的符合藍牙4.0協(xié)議的堆棧器
–完全功率優(yōu)化堆棧，包括控制器和主機
–GAP-中心設備，外設，或者廣播器（包括組合角色）
–屬性協(xié)議（ATT）/通用屬性配置文件（GATT）
–客戶端和服務器
–L2CAP說明
?。?）示例應用和配置文件
–針對GAP中心和外圍作用的一般應用
–距離臨近，加速計，簡單關鍵字，和電池GATT服務
–BLE軟件棧內(nèi)支持更多應用
?。?）多重配置選項
–單芯片配置，允許應用運行在CC2541上
–用于運行在一個外部微處理器接口
–BTool-用于評估、開發(fā)和測試的視窗（Windows）PC應用
3、應用范圍
?2.4GHz藍牙低能耗系統(tǒng)
?私有的2.4GHz系統(tǒng)
?人機接口器件（鍵盤，鼠標，遙控）
?體育和休閑設備1個HWI2C接口。
?移動電話附件?消費類電子產(chǎn)品
4、含有TPS62730的CC2541
?TPS62730是一款具有旁通模式的2MHz降壓轉(zhuǎn)換器
?延長電池壽命高達20%
?在所有工作模式下減少的電流
?30nA旁通模式電流以支持低功率模式
?RF性能并未改變
?小型封裝允許小型解決方案尺寸
?CC2541可控
三、CC2541器件的用途
符合針對單模式藍牙低能耗（BLE）解決方案的符合4.0協(xié)議的堆棧
完全功率優(yōu)化堆棧，包括控制器和主機GAP-中心設備，外設，或者廣播器（包括組合角色）屬性協(xié)議（ATT）/通用屬性配置文件（GATT）–客戶端和服務器對稱式對多重處理（SMP）-AES-128加密和解密L2CAP
示例應用和配置文件針對GAP中心和外圍作用的一般應用距離臨近，加速計，簡單關鍵字，和電池GATT服務BLE軟件棧內(nèi)支持更多應用
多重配置選項單芯片配置，允許應用運行在CC2541上用于運行在一個外部微處理器上的網(wǎng)絡處理器接口
BTool-用于評估、開發(fā)和測試的視窗（Windows）PC應用
四、基于單片機的藍牙硬件接口設計
1、單片機C8051簡介
微控制器（MCu）是藍牙應用系統(tǒng)的核心，它的選擇將直接影響到系統(tǒng)的性能。C8051F120是Cygnal公司的一種與8051兼容的高速SOC單片機，它具有高速CIP．51內(nèi)核、靈活的I／O交叉開關、先進的時鐘系統(tǒng)、JTAG系統(tǒng)調(diào)試接口以及多源復位系統(tǒng)它性能卓越，內(nèi)核采用流水線結(jié)構(gòu)，速度可達100MIPS，比普通的51快40倍，而且在資源豐富、體積小、功耗低、集成度高且調(diào)試方便。
下面列出了它的一些主要特性：
?。?）高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的CIP．51內(nèi)核；
?。?）真正8位500ksps的ADC，帶PGA和8通道模擬多路開關；
?。?）2周期的16×16的乘法和累加引擎；
（4）8448（8K+256）字節(jié)的片內(nèi)RAM；
?。?）可尋址64K字節(jié)地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲器接口；
?。?）硬件實現(xiàn)的SPI、SMBus／12C和兩個UART串行接El［10l；
?。?）5個通用的16位定時器；
?。?）具有6個捕捉／比較模塊的可編程計數(shù)器／定時器陣列；
?。?）FLASH存儲器具有在系統(tǒng)中重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲，并允許現(xiàn)場更新固件；
?。?0）片內(nèi)JTAG調(diào)試電路允許非侵入式（不占用片內(nèi)資源）、全速、在系統(tǒng)測試；
（11）可在工業(yè)溫度范NI（．45“C一+85。c）N用2．7V～3．6V的電壓工作。
（12）C8051F120為100腳TQFP封裝。
2、單片機與藍牙模塊的連接
目前，最流行的HCI是通過通用異步收發(fā)器（UART）和通信串行總線（USB）連接的。其中UART通常更受青睞，因為其性能和數(shù)據(jù)吞吐率水平與USB接口相當，且傳輸協(xié)議較為簡單，減少了軟件開銷，是一種更為經(jīng)濟高效的硬件解決方案。
?、偎{牙模塊電源線
藍牙模塊的電壓管理器共有4個輸入，分別是Vcc（12）、MASTER（28）、SW（27）和SW1（23）。Vcc提供電源電壓，典型值是3．3V；MASTER（28）為UART提供一個獨立的電源回路，可以與單片機邏輯接口相同，可以連接到Vcc；SW（27）信號控制內(nèi)部電壓穩(wěn)壓器導通或關斷。將Vcc（12）、MASTER（28）、SW（27）和SW1（23）連接在一起使用時，不需要考慮藍牙模塊的加電順序。
圖1：藍牙模塊的外圍電路
②數(shù)據(jù)線和信號線
單片機C8051F120具有兩個UART，在此選用UART0。在編程時候可通過交叉開關設置，將UART0分配到兩個管腳上，例如P3.1（TXD）和P3.0（RXD），分別與藍牙模塊的RXD和TXD相連。另外，單片機端需另外分配兩個管腳，例如P1．2和P1．3，分別作為流量控制信號CTS和RTS，分別與藍牙模塊的RTS和CTS相連。若CTS為1則允許對方發(fā)送，若CTS為0則禁止對方發(fā)送。
圖2：單片機的外圍電路
?、鬯{牙模塊天線
藍牙模塊ANT管腳連接到50歐的天線，天線的電壓駐波比小于2：1。在本課題的實驗板的設計中，單片機和藍牙模塊是焊接在一個PCB板上的。由于藍牙模塊采用平面封裝，而且引腳很密集，要想直接焊接到PCB板上很困難，而且天線也很難焊接上去。因而自行設計了一個輔助電路板，先將藍牙模塊焊接到此輔助電路板上，然后將要用到的藍牙模塊的部分引腳引出來，通過插座將藍牙模塊連接到PCB板上，這樣就使得藍牙模塊的裝卸變得很方便。輔助電路板引出的管腳有GND．地線、VCC．3．3V、數(shù)據(jù)收發(fā)線RXD和TXD、流控線RTS和CTS、使能信號線．EN、復位信號線．RESET，其中BTEN即圖3中的ON信號，實際應用中將它與VCC接在一起，其他的與單片機相連。
圖3：CC2541與單片機的連接電路
五、軟件設計
單片機通過UART控制藍牙模塊時，最底層的數(shù)據(jù)傳輸是通過UART實現(xiàn)的。因而需要實現(xiàn)單片機UART接口函數(shù)來完成最基本的字節(jié)級的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。UART即通用異步通信接收發(fā)送器，它是一種同步／異步傳輸?shù)拇薪涌?，工作在同步傳輸?shù)臑榘腚p工方式，而工作在異步傳輸?shù)臑槿p工方式。單片機的UART用一個SFR（且I］SBUF）的地址可以訪問發(fā)送寄存器和接收寄存器，并允許在軟件尚未讀取前一個接收字節(jié)的情況下，開始接收第2個輸入數(shù)據(jù)字節(jié)。C8051F120的UART工作模式有模式O、模式1、模式2、模式3共4種，其中模式0是同步半雙工方式，其余全為異步全雙工方式。
相關程序如下：
#include《ioCC2540.h》
#include《reg52.h》
#include《intrins.h》
unsignedchartmp;
unsignedintc=0;
sbitled1=P2^0;//指示燈0
sbitled2=P2^1;//指示燈1
sbitled3=P2^3;//指示燈3
voidinit（）;//串口初始化
voidsend（unsignedchara）;//單字節(jié)發(fā)送函數(shù)
voidctrl（）;//接收處理函數(shù)
voidmain（）{
init（）;while（1）
{
if（RI==1）//是否有數(shù)據(jù)到來
{
RI=0;
tmp=SBUF;//暫存接收到的數(shù)據(jù)
ctrl（）;
}
}
voidinit（）//串口初始化
{
ES=0;//關中斷
SCON=0x50;//REN=1允許串行接受狀態(tài)，串口工作模式1，10
//位UART（1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，
//無奇偶校驗），波特可變
TMOD=0x20;//定時器1工作于方式2，8位自動重載模式，用
//于產(chǎn)生波特率
TH1=TL1=0xFD;//波特率9600（本次測試采用晶振為11.0592）
PCON&=0x7f;//波特率不倍增
TR1=1;//定時器1開始工作，產(chǎn)生波特率
//發(fā)送標志位置1
TI=0;//接收標志位置0
RI=0;
EA=0;
ES=1;
led1=0;//初始化設置3個指示燈全亮
led2=0;
led3=0;
}
voidsend（unsignedchara）//單字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送
{
//注意：若單片機TXD（P3.1）無上拉能力，必須在P3.1端接上拉電阻。本次測試需要接上拉電阻
TI=0;
SBUF=a;
while（TI==0）;
TI=0;
if（c%2）//發(fā)送指示燈標志，每接收一次，此燈亮滅交替
led3=1;
else
led3=0;
c++;
}
voidctrl（）//接收處理函數(shù)
{
switch（tmp）
{
case‘1’：
led1=1;//收到字符1，指示燈0滅
send（tmp）;
break;
case‘2’：//收到字符2，指示燈1滅
led2=1；
send（tmp）;
break;
case‘3’：//收到字符3，指示燈0、1亮
led1=0;
led2=0;
send（tmp）;
break;
case‘4’：//收到字符4，指示燈0、1滅
led1=1;
led2=1;
send（tmp）;
break;
case‘5’：//收到字符5，指示燈3亮
led3=0;
send（tmp）;
break;
default：//其他，燈全滅
led1=1;
led2=1;
led3=1;
send（tmp）;
}
cc2541相關文章：
工商網(wǎng)監(jiān)
評論