CC1020微功率无线数传模块说明 浅谈CC1020电路应用

无线/传感

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描述

  本文主要是关于CC1020的相关介绍,并着重对CC1020微功率无线数传模块进行了详尽的阐述。

  CC1020

  cc1020是一种理想的超高频单片收发器芯片。主要用于ism(工业、科研及医疗)频带和在426/429/433/868/915mhz频带的srd(short range device-近距离设备)中,也可经编程后用于频率为402mhz~470mhz和 804mhz~940mhz的多信道设备。

  cc1020模块特性

  1、频率范围为402mhz-470mhz工作  2、高灵敏度(对12.5khz信道可达-118dbm)  3、可编程输出功率,最大10dbm  4、低电流消耗(rx:19.9ma)  5、低压供电(2.3v到3.6v)  6、数据率最高可以达到153.3kbaud  7、spi接口配置内部寄存器  8、标准dip间距接口,便于嵌入式应用  9、通信距离远,10dbm功率条件室外可以传输600米左右。

  cc1020工作参数

  cc1020主要的工作参数可通过串行总线接口编程,例如输出功率、频率及afc。  在接收模式下,cc1020可看成是一个传统的超外差接收器。rf输入信号经低噪声放大器(lna和lna2)放大后,翻转经过积分器(i和q)产生中频if信号。在中频处理阶段,i/q信号经混合滤波、放大后经adc转化成数字信号。然后进行自动获取控制、信道滤波、解调和二进制同步化处理,在dio引脚输出数字解调数据,dclk引脚获取同步数字时钟数据。rssi为数字形式,并可通过窜行接口读出。rssi还可作为可编程的载波检测指示器。  在发送模式下,合成的rf信号直接馈送到功率放大器pa。射频输出是fsk信号,此信号是由馈送到dio引脚的数字比特流通过fsk调制产生的。可使用一个高频滤波器来得到高斯频移键控gfsk。芯片内部的收/发开关电路使天线容易接入和匹配。

  cc1020信号收发接口

  cc1020信号收发接口与微控制器的连接如图1所示。微控制器使用引脚p2.6和p3.4与cc1020的双向同步数据接口dio、dclk连接。

  图1 cc1020与微控制器的连接电路  微控制器的一个双向引脚与cc1020的dio连接,用于数据的发射与接收(输入与输出)。dclk提供数据定时,必须连接到微控制器的一个输入端。  数据输出可以选择使用单独的引脚。这时要设置cc1020的interface寄存器sep_di_do=1。在同步模式下,lock引脚用作数据输出,而dclk引脚作为异步模式的数据输出,dio引脚端则只用于数据输入。  微控制器的一个引脚可用来监视锁相环的锁定信号,即lock引脚信号。当锁相环锁定时,lock引脚为逻辑低电平。它还可以用作载波检测及监视其它内部测试信号。  cc1020能被设置成三种不同的数据传输形式:同步nrz模式、同步曼彻斯特码模式和异步传输uart模式。这三种模式各有特点,同步曼彻斯特码抗干扰能力最好,但是波特率要低一倍,异步传输uart实现起来最简单,但是抗干扰能力最差,而同步nrz抗干扰能力比uart要好,但稍差于同步曼彻斯特码,实现难度也介于两者之间。考虑到微处理器基本都支持uart串行通讯,所以选择了这种模式,经测试效果完全能达到要求。

  cc1020引脚接口说明

  备注  1.vcc引脚的电压范围为2.3-3.6v之间,不能在这个区间之外,如超过3.6v将会烧毁模块。推荐电压3.3v左右;  2.硬件没有集成spi功能的单片机也可以控制本模块,用普通单片io口模拟spi时序进行读写操作即可;

  cc1020结构配置接口

  cc1020结构配置接口与微控制器的连接如图所示。微控制器使用引脚p2.2~p2.5与cc1020的结构配置接口psel、pclk、pdi、pdo连接。pdo与微控制器的一个输入端连接。pdi、pclk和psel连接到微控制器的输出端。如果把pdi和pdo连接在一起,微控制器可以使用一个双向引脚端,则可节省微控制器的一个i/o端口。  当结构配置接口不使用时,连接到psel、pclk、pdi和pdo引脚端的微控制器引脚可作他用。当psel引脚端无效(保持高电平)时(psel引脚端低电平有效),pclk、pdi和pdo是高阻抗输入状态。psel有一个内部上拉电阻,在低功耗模式时必须断开(由微控制器三态控制),或者设为高电平,以阻止电流流入上拉电阻。

  cc1020通过简单的四串行spi接口进行编程。有8位的结构配置寄存器。每一位寄存器的地址是7位,1位作为读/写位,初始化读或写的操作。cc1020一次完整的配置,要求发送33个数据帧,每帧16位(address 7位,r/w 1位,data 8位)。一次完整配置所需时间取决于pclk的频率。如果pclk频率为10mhz,完成一次完整配置的时间少于53ms。将cc1020设为低功耗模式,只需发送一帧数据,因此所需的时间不到2ms。所有的寄存器都是可读的。

  CC1020微功率无线数传模块说明

  1…微功率发射:最大发射功率为10MW ISM 2,工作频率在频带内:

  它符合国家无线管理委员会标准,不需要申请频率。载波频率430MHz也能提供868/915MHz载波频率。它

  三。。高抗干扰能力和低误码率:

  基于FSK调制方式,采用高效率前向纠错信道编码技术,提高了数据的抗突发干扰和随机干扰能力。当BER为10-2时,实际BER为10-5-10-6。它

  4…传输距离:

  天线模型为TCA07FR(贴片天线,增益1db),距离地面2m,数据传输距离可达600m,天线模型为TQJ-400SII(长度2m,增益7.8dB),地面高度2m,数据传输距离800m。它

  5…透明数据传输:

  它提供透明的数据接口,可以适用于任何标准或非标准用户协议。自动滤除空气噪声和虚假数据。

  6、多渠道:

  C1020模块标准配置提供8个通道。以满足用户的多个通信组合。它

  7、双串口、三接口模式:

  C1020模块提供2个串口,COM1是TTL级的UART接口。COM2可定义为RS-232或RS-485(用户只需插入短路装置并再次上电)。它

  8。最大数据缓冲区:

  接口的波特率为2.4 4.8×9.6 19.2kb/s,格式为8N1/5/8E1。它可以传输无限长的数据帧一次,用户编程更灵活。

  9…智能数据控件,用户不需要编译冗余程序:

  即使采用半双工通信,用户也不需要编写冗余的程序,只要从接口接收或发送数据,以及进行空对空转换、控制等其他操作,模块就可以自动完成。它

  10…低功耗和睡眠功能:

  在接收数据的情况下,电流为22Ma,发送数据电流为33毫安,并且在睡眠时的电流仅为5uA。它

  11…可靠性高、体积小、重量轻:

  系统采用CC1020单片射频集成电路和单片机,外围电路少,可靠性高,故障率低。它

  12…采用窄带通信技术。

  由于CC1020先进射频数据芯片的窄带通信技术,通信稳定性大大提高,抗干扰性能尤其好。

  二. CC1020微功率无线数传模块的应用 

  CC1020微功率无线数传模块适用于:  

  近距离无线数据传输 

  无线数据采集 

  无线水表、煤气表、电力表抄表 

  工业遥控、遥测、工业数据采集 

  自动化数据采集系统 

  楼宇自动化、安防 

  机房设备无线监控 

  门禁系统 

  POS系统,无线键盘、鼠标 无线表决器 

  科研院所、实验室数据通讯 

  家庭自动化数据网络组网

  医疗设备组网 

  江河航运、领水导航、环保检测 

  机器人控制 

  生物信号采集系统 

  签到、考勤系统

  停车场系统

  三。采用C1020微功耗无线数据传输模块。

  标准RS-232,485,UART/TTL级

  有三种接口,可以直接与计算机、单片机或其它UART设备连接。cc1020无线数据传输模块应用示意图如下:

  芯片

  1. 电源 

       CC1020使用直流电源,电压+3.0~5.0V。可以与其它设备共用电源,但请选择纹波系数较好的电源,如果有条件的话,可采用7805或其它稳压片单独供电。另外,系统设备中若有其他设备,则需可靠接地。若没有条件可靠接入大地,则可自成一地,但必须与市电完全隔离。 

  工作时发射电流≤33mA , 接收电流≤22mA ,休眠电源≤5uA 。

  芯片

  

  4. 信道、接口、数据格式设定: 

       用户使用CC1020之前,需要根据自已的需要进行简单的配置,以确定信道、接口方式和数据格式。 

  CC1020的右上角有一组5位的短跳线(JP2),分别定义为ABCDE,假设跳线开路(不插短路器)为状态1,跳线短路(插入短路器)为状态0,则配置方法如下:

  四. CC1020无线模块的组网应用及编程时注意事项:

  CC1020的通信信道是半双工的,最适合点对多点的通信方式,这种方式首先需要设1个主站,其余为从站,所有站都编一个唯一的地址。通信的协调完全由主站控制,主站采用带地址码的数据帧发送数据或命令,从站全部都接收,并将接收到的地址码与本地地址码比较,不同则将数据全部丢掉,不做任何响应; 地址码相同,则证明数据是给本地的,从站根据传过来的数据或命令进行不同的响应,将响应的数据发送回去。这些工作都需要上层协议来完成,并可保证在任何一个瞬间,通信网中只有一个电台处于发送状态,以免相互干扰。 

  CC1020也可以用于点对点通信,使用更加简单,在对串口的编程时,只要记住其为半双工通信方式,时刻注意收发的来回时序就可以了。

  结语

  关于CC1020的相关介绍就到这了,如有不足之处欢迎指正。

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