CC2340R：2.4GHz无线MCU的卓越之选

在当今的物联网（IoT）时代，无线通信技术的发展日新月异，低功耗、高性能的无线微控制器（MCU）成为了众多应用领域的核心需求。德州仪器（TI）推出的CC2340R SimpleLink™系列2.4GHz无线MCU，凭借其丰富的功能、出色的性能和低功耗特性，成为了工程师们在蓝牙低功耗、Zigbee、Thread等应用中的理想之选。今天，我们就来深入了解一下这款CC2340R无线MCU。

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一、CC2340R的核心特性

（一）强大的硬件配置

CC2340R采用了优化的48MHz Arm® Cortex® - M0+处理器，这种处理器架构在提供高性能的同时，还能有效降低功耗。它拥有高达512KB的系统可编程闪存，可用于存储代码和数据；12KB的ROM用于存放引导加载程序和驱动程序；以及高达64KB的超低漏电SRAM，并且在待机模式下能实现全RAM保留，这对于需要快速恢复工作状态的应用场景非常重要。

（二）出色的低功耗表现

在功耗方面，CC2340R堪称佼佼者。MCU在活动模式下的电流消耗仅为2.6mA（运行CoreMark®时），每MHz的功耗低至53μA，而在CC2340R5上，待机模式电流小于710nA，关机模式下仅为165nA，且能通过引脚唤醒，这种超低功耗特性大大延长了电池的使用寿命，非常适合那些对功耗要求极高的应用，如无线传感器、可穿戴设备等。

（三）丰富的无线协议支持

CC2340R支持多种无线协议，包括蓝牙® LE（低功耗蓝牙）、Zigbee®、Thread以及专有系统。在蓝牙LE方面，它支持LE 2M、LE Coded、周期性广告、扩展广告、LE安全连接等特性，并且符合蓝牙核心5.4标准。同时，它还具备高性能的无线电，蓝牙LE Coded 125kbps的灵敏度可达 - 102dBm，蓝牙LE 1Mbps的灵敏度为 - 96.5dBm，IEEE 802.15.4（2.4GHz）的灵敏度为 - 98dBm，输出功率最高可达 + 8dBm，并具备温度补偿功能，这使得它在不同的无线通信场景中都能表现出色。

（四）广泛的法规合规性

CC2340R适用于符合多种标准的系统，如欧洲的EN 300 328、美国的FCC CFR47 Part 15以及日本的ARIB STD - T66等，这为产品的全球推广提供了便利。

（五）丰富的MCU外设

CC2340R拥有多达26个I/O引脚，其中包括用于串行线调试（SWD）的引脚、低频晶体振荡器（LFXT）引脚以及多达22个数字输入/输出（DIO）引脚，这些引脚可用于模拟或数字信号的输入输出。此外，它还配备了3个16位和1个24位的通用定时器，支持正交解码模式和红外（IR）生成模式；12位的ADC，采样速率最高可达1.2Msps；1个低功耗比较器、1个UART、1个SPI、1个I2C、实时时钟（RTC）以及集成的温度和电池监测器等，这些丰富的外设为工程师们的设计提供了更多的灵活性。

（六）安全保障

CC2340R具备AES 128位加密加速器和基于片上模拟噪声的随机数生成器，为系统的安全提供了有力保障，可有效防止数据泄露和恶意攻击。

二、CC2340R的应用领域

（一）零售自动化与支付

在零售行业，CC2340R可用于电子销售点（EPOS）系统，实现无线支付和数据传输，提高交易效率和便捷性。同时，它还可用于电子货架标签（ESL），实时更新商品价格和信息。

（二）医疗领域

在医疗设备中，CC2340R可用于各种医疗监测设备，如血糖监测仪、血压监测仪、电子体温计、连续气道正压通气（CPAP）机器等，实现数据的无线传输和远程监测。此外，它还可用于医疗传感器贴片，对患者进行实时监测和诊断。

（三）智能家居

在智能家居领域，CC2340R可用于智能电表（如水表、气表、电表和热成本分配器）的无线通信，实现远程抄表和数据管理。同时，它还可用于家庭自动化系统，如照明控制、恒温器、无线环境传感器、安防系统（如运动探测器、电子智能锁、门窗传感器等），为用户提供更加智能、便捷的家居体验。

（四）工业自动化

在工业自动化领域，CC2340R可用于工厂自动化和控制，实现设备之间的无线通信和数据传输，提高生产效率和灵活性。例如，它可用于无线传感器网络、照明控制、工业机器人等。

（五）个人电子设备

在个人电子设备方面，CC2340R可用于可穿戴设备（如智能追踪器、智能服装）、游戏设备（如电子和机器人玩具）、个人护理和健身设备（如电动牙刷、可穿戴健身和活动监测器）等，为用户提供更加个性化和智能化的体验。

三、CC2340R的功能模块详解

（一）系统CPU

CC2340R的系统CPU采用了Arm® Cortex® - M0+处理器，这种处理器具有高性能、低功耗的特点，采用了ARMv6 - M架构，优化了小尺寸嵌入式应用。它支持多种指令集，包括16位和32位混合的Thumb/Thumb - 2指令，具备单周期乘法指令，支持向量表基地址偏移的VTOR，以及串行线调试（SWD）功能，还集成了睡眠模式和SysTick定时器，可实现48MHz的运行速度，每MHz可达0.99DMIPS。此外，CC2340R与所有ARM工具和软件兼容，为开发者提供了便利。

（二）无线电（RF核心）

CC2340R的低功耗RF核心（LRF）实现了高性能、高灵活性的RF子系统，包含RF和基带电路以及软件定义的数字无线电（LRFD）。LRFD为主要CPU提供了基于命令的高级API，并处理许多不同无线电物理层（PHY）的所有时序关键和底层细节。它还提供了一些信号，可用于自主控制外部电路，如RF开关或范围扩展器。该软件定义的调制解调器由预编译的图像加载，这些图像包含在SimpleLink™低功耗F3软件开发套件（SDK）的无线电驱动程序中，这使得无线电平台可以通过空中（OTA）更新来支持未来的标准版本，同时仍使用相同的芯片。

（三）内存管理

CC2340R的内存管理非常灵活。它拥有高达512KB的非易失性闪存，可用于存储代码和数据，并且支持系统内编程和擦除。系统SRAM高达64KB，具有超低漏电特性，可用于数据存储和代码执行，在待机模式下默认保留SRAM内容。ROM包含设备引导代码固件，用于处理初始设备调整操作、安全配置和设备生命周期管理，还包含串行（SPI和UART）引导加载程序，可用于设备的初始编程。

（四）加密功能

CC2340R配备了AES - 128加密硬件加速器，可减少加密操作的代码占用空间和执行时间，降低功耗，并提高系统的可用性和响应性。它支持多种块密码模式和消息认证码，如AES ECB加密、AES CBC加密、AES CTR加密/解密、AES CBC - MAC、AES GCM、AEC CCM等。此外，它还支持随机数生成（RNG），使用片上模拟噪声作为非确定性噪声源，为密码学安全计数器确定性随机位生成器（CTR - DRBG）生成种子，用于生成密钥、初始化向量（IV）等随机数。同时，ROM中包含完整的SHA 256库，可用于生成摘要，用于数字签名算法、数据完整性检查和密码存储等。

（五）定时器

CC2340R提供了多种定时器，包括实时时钟（RTC）、系统定时器（SYSTIM）和通用定时器（LGPT）。RTC是一个67位、2通道的定时器，运行在LFCLK系统时钟上，在待机和活动电源状态下均处于活动状态，可用于时间累积和唤醒设备。SYSTIM是一个34位、5通道的环绕定时器，具有可选的32位切片，支持捕获和单次比较操作，与RTC共享公共时间基准。LGPT提供多达四个定时器，包括3个16位定时器和1个24位定时器，支持多种功能，如捕获/比较通道、单次或周期性计数、脉冲宽度调制（PWM）、边缘计数等。

（六）串行外设和I/O

CC2340R提供了1个UART、1个SPI和1个I2C串行外设。SPI模块支持SPI控制器和外设模式，最高可达12MHz，具有可配置的相位和极性。UART模块实现了通用异步接收器和发送器功能，支持灵活的波特率生成，最高可达3Mbps，并支持IRDA SIR模式。I2C模块可用于与符合I2C标准的设备进行通信，支持100kHz和400kHz的操作，可作为控制器和目标。I/O控制器（IOC）控制数字I/O引脚，支持中断和唤醒功能，具有可编程的上拉和下拉功能，可配置为推挽、开漏或开源输出。

（七）电池和温度监测

CC2340R集成了电池和温度监测器，可用于连续监测片上温度和电源电压。该模块包含窗口比较器，当温度或电源电压超出定义的窗口时，可中断系统CPU，并可通过始终开启（AON）事件结构唤醒设备。

（八）μDMA

CC2340R包含一个直接内存访问（μDMA）控制器，可将数据传输任务从系统CPU卸载，提高处理器和总线带宽的使用效率。它支持内存和外设之间的传输，具有专用通道，可在设备准备好传输更多数据时自动执行传输。

（九）调试功能

CC2340R支持片上调试，通过串行线调试（SWD）接口实现，该接口是一种ARM双向2线协议，与JTAG测试访问端口（TAP）控制器通信，支持完整的调试功能，并且与德州仪器的XDS系列调试探头完全兼容。

（十）电源管理

CC2340R支持多种电源模式，包括活动模式、空闲模式、待机模式和关机模式。在不同的电源模式下，CPU、闪存、SRAM、无线电和外设的状态不同，以实现不同程度的功耗降低。例如，在待机模式下，只有始终开启（AON）域处于活动状态，需要外部唤醒事件、RTC事件或比较器事件才能将设备恢复到活动模式。

（十一）时钟系统

CC2340R的时钟系统包括48MHz的高频时钟（HFCLK）和32.768kHz的低频时钟（LFCLK）。HFCLK可由内部48MHz RC振荡器（HFOSC）驱动，并可跟踪外部48MHz晶体（HFXT）的精度，无线电操作需要外部48MHz晶体。LFCLK可由内部32.8kHz RC振荡器（LFOSC）、32.768kHz手表型晶体或LFXT旁路模式下的时钟输入驱动，可用于RTC、看门狗定时器和无线电定时器的同步。

（十二）网络处理器

根据产品配置，CC2340R可作为无线网络处理器（WNP），与外部主机MCU通过SPI或UART通信，运行无线协议栈；也可作为片上系统（SoC），在系统CPU内运行应用程序和协议栈。

四、开发支持与资源

（一）开发套件

CC2340R53 LaunchPad™开发套件为开发者提供了一个便捷的开发平台，可用于快速评估和原型设计2.4GHz无线应用，如蓝牙低功耗、Zigbee和Thread等。该套件与LaunchPad生态系统兼容，可扩展更多功能，如传感器、显示屏等。

（二）软件开发套件

SimpleLink™低功耗F3软件开发套件（SDK）为CC2340R系列设备的无线应用开发提供了完整的解决方案，包括蓝牙低功耗、Zigbee 3.x等协议栈。同时，TI的Zephyr栈提供了一个完全认证的开源和便携式蓝牙解决方案，具有低功耗特性，并通过TI管理的下游分支确保快速交付、错误修复和可控更新。

（三）开发工具

TI提供了多种开发工具，如Code Composer Studio™集成开发环境（IDE）、Code Composer Studio™云IDE、IAR Embedded Workbench® for Arm®、SmartRF™ Studio和UniFlash等。这些工具涵盖了代码开发、调试、配置和编程等各个方面，为开发者提供了便利。

（四）文档支持

TI提供了丰富的文档资源，包括数据手册、勘误表、应用笔记等。开发者可以通过TI资源浏览器获取软件示例、库、可执行文件和文档等技术资料。同时，开发者还可以通过注册设备产品文件夹的更新通知，及时了解文档的更新情况。

五、总结

CC2340R SimpleLink™系列2.4GHz无线MCU以其强大的功能、出色的性能和低功耗特性，为蓝牙低功耗、Zigbee、Thread和专有2.4GHz应用提供了理想的解决方案。它广泛应用于零售、医疗、智能家居、工业自动化等多个领域，为物联网的发展提供了有力支持。同时，TI提供的丰富开发资源和工具，也为开发者提供了便利，降低了开发难度和成本。如果你正在寻找一款高性能、低功耗的无线MCU，那么CC2340R绝对值得考虑。你在使用类似MCU的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区留言分享。