CC2652P无线MCU：低功耗多协议的理想之选

在当今的物联网（IoT）时代，无线通信技术的发展日新月异，对于微控制器（MCU）的要求也越来越高。低功耗、多协议支持、高性能等特性成为了衡量一款MCU是否优秀的重要标准。德州仪器（TI）的CC2652P无线MCU就是这样一款集多种优势于一身的产品，今天我们就来深入了解一下它。

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一、CC2652P的核心特性

（一）低功耗设计

CC2652P在功耗方面表现出色，不同工作模式下的电流消耗都控制在较低水平。例如，在接收模式下，电流仅为6.9mA；在发射模式下，不同功率输出时的电流也各有不同，0dBm输出功率时为7.3mA，5dBm时为9.6mA，+10dBm时为22mA，+20dBm时为85mA。而在待机模式下，电流仅为0.94µA（RTC开启，80kB RAM和CPU保留），关机模式下更是低至150nA（外部事件唤醒）。这种低功耗特性使得CC2652P非常适合用于电池供电的设备，能够大大延长设备的续航时间。

（二）强大的微控制器

它搭载了48MHz的Arm® Cortex® -M4F处理器，EEMBC CoreMark®得分达到148，具备较强的计算能力。同时，它拥有352kB的系统可编程闪存、256kB的ROM用于存储协议和库函数，8kB的缓存SRAM（也可作为通用RAM使用）以及80kB的超低漏电SRAM，并且SRAM采用奇偶校验保护，确保了操作的高可靠性。

（三）丰富的无线协议支持

CC2652P支持多种无线协议，包括Thread、Zigbee®、Bluetooth® 5.2低功耗、IEEE 802.15.4、IPv6智能对象（6LoWPAN）、专有系统等。通过动态多协议管理器（DMM）驱动，还能实现并发多协议功能。这种广泛的协议支持使得CC2652P可以应用于各种不同的无线通信场景。

（四）高性能的射频收发器

该MCU的2.4GHz RF收发器与蓝牙5.2低功耗及早期LE规范以及IEEE 802.15.4 PHY和MAC兼容，具有出色的接收灵敏度，802.15.4（2.4GHz）为 -100dBm，蓝牙125kbps（LE Coded PHY）为 -105dBm。同时，它还支持OTA更新，方便对设备进行远程升级。

（五）超低功耗传感器控制器

CC2652P配备了超低功耗传感器控制器，拥有4kB的SRAM。它可以独立于系统CPU对传感器数据进行采样、存储和处理，并且具有快速唤醒功能，进一步降低了功耗。

二、应用领域广泛

（一）建筑自动化

在建筑自动化领域，CC2652P可用于建筑安全系统，如运动探测器、电子智能锁、门窗传感器、车库门系统和网关等；还可用于HVAC系统，如恒温器、无线环境传感器、HVAC系统控制器和网关等；此外，在消防安全系统、视频监控、电梯和自动扶梯等方面也有应用。

（二）电网基础设施

在电网基础设施方面，它可用于智能电表，如水表、气表、电表和热成本分配器等；还可用于电网通信，实现长距离传感器应用的无线通信。

（三）工业运输

在工业运输中，CC2652P可用于资产跟踪，帮助企业实时了解资产的位置和状态。

（四）医疗领域

虽然文档中未详细提及，但由于其低功耗和多协议支持的特性，CC2652P在医疗设备中也有潜在的应用价值，如可穿戴医疗设备、医疗监测传感器等。

（五）消费电子

在消费电子领域，它可用于便携式电子产品，如RF智能遥控器；家庭影院和娱乐设备，如智能音箱、智能显示器、机顶盒等；连接外设，如消费级无线模块、指点设备、键盘和小键盘等；以及游戏设备，如电子和机器人玩具等。

三、功能模块详解

（一）系统CPU

CC2652P的系统CPU采用了Arm® Cortex® -M4F架构，具有多种优势。它支持ARMv7 - M架构，采用Arm Thumb® - 2混合16 - 和32 - 位指令集，在紧凑的内存空间内实现了高性能。同时，它还具备单周期乘法指令和硬件除法、硬件除法和快速数字信号处理定向乘法累加、饱和算术运算、IEEE 754兼容的单精度浮点单元（FPU）、内存保护单元（MPU）等功能，适用于安全关键型应用。此外，它还支持全调试和数据匹配，可用于生成观察点，通过跟踪支持减少了调试和跟踪所需的引脚数量。

（二）射频（RF）核心

RF核心是一个高度灵活且面向未来的无线电模块，包含一个Arm Cortex - M0处理器，用于连接模拟RF和基带电路，处理与系统CPU之间的数据传输，并将信息位组装成给定的数据包结构。它通过TI提供的RF驱动与主CPU进行接口，为应用提供了高级的基于命令的API。该核心可以自主处理无线电协议中对时间要求严格的部分，减轻了主CPU的负担，降低了功耗，并为用户应用留出了更多资源。同时，它还支持多协议解决方案，通过时间切片访问无线电，并通过TI提供的RF驱动和双模式管理器为应用透明处理。此外，它还具备3 - 线、2 - 线和1 - 线PTA共存机制，确保了BLE和共址2.4GHz无线电的共存。

（三）内存

CC2652P的内存配置丰富。它拥有352kB的非易失性（闪存）内存，可用于存储代码和数据，并且支持系统内编程和擦除。同时，它还配备了80kB的超低漏电SRAM和8kB的4路非关联缓存，缓存默认开启，可用于缓存和预取系统CPU读取的指令，提高代码执行速度并降低功耗。此外，还有4kB的超低漏电SRAM可供传感器控制器引擎使用，用于存储传感器控制器程序、数据和配置参数。ROM中包含了TI - RTOS内核、低级驱动程序以及部分选定的无线电堆栈，为应用节省了闪存空间。

（四）传感器控制器

传感器控制器包含可在待机和活动电源模式下选择性启用的电路，其外设可由传感器控制器引擎控制。该引擎是一种专有的功耗优化CPU，用户可以使用类似于C语言的简单编程语言对其进行编程，实现传感器数据的读取和处理。传感器控制器工作室可用于编写、测试和调试传感器控制器的代码，生成的C驱动源代码可由系统CPU应用程序用于控制和与传感器控制器交换数据。其典型应用场景包括读取模拟传感器、接口数字传感器、电容感应、波形生成、低功耗脉冲计数、按键扫描等。

（五）加密模块

CC2652P配备了一系列现代加密相关的硬件加速器，包括真随机数生成器（TRNG）、安全哈希算法2（SHA - 2）、高级加密标准（AES）和公钥加速器。这些模块与软件开发工具包（SDK）中提供的大量开源加密库相结合，为构建安全的物联网应用提供了有力支持。通过使用这些模块和TI提供的加密驱动程序，应用或堆栈可以实现密钥协商方案、签名生成、曲线支持、SHA2基于MAC、块密码操作模式、真随机数生成等功能。

（六）定时器

CC2652P拥有多种定时器，包括实时时钟（RTC）、通用定时器（GPTIMER）、传感器控制器定时器和无线电定时器。RTC是一个70位3通道定时器，运行在32kHz低频系统时钟上，可用于操作系统的基本定时器，也可用于传感器数据的时间戳和专用捕获通道。GPTIMER可以作为4×32位定时器或8×16位定时器使用，支持多种功能，如单次或周期性计数、脉冲宽度调制（PWM）、边缘之间的时间计数和边缘计数等。传感器控制器定时器包括AUX定时器0和1以及AUX定时器2，可用于生成事件、PWM输出或波形生成等。无线电定时器是一个多通道32位定时器，运行在4MHz，通常用作无线网络通信的定时基准。

（七）串行外设和I/O

CC2652P的串行外设包括同步串行接口（SSI）、通用异步接收器和发送器（UART）、I²S接口和I²C接口。SSI兼容SPI、MICROWIRE和TI的同步串行接口，支持SPI主从模式，最高可达4MHz。UART支持灵活的波特率生成，最高可达3Mbps。I²S接口用于处理数字音频，也可用于接口脉冲密度调制麦克风（PDM）。I²C接口可用于与符合I²C标准的设备进行通信，支持100kHz和400kHz操作，可作为主从设备。I/O控制器（IOC）用于控制数字I/O引脚，支持中断和唤醒功能，具有可编程上拉和下拉功能，并可配置为推挽或开漏输出。

（八）电池和温度监测

CC2652P集成了电池和温度监测功能，允许应用程序连续监测片上温度和电源电压，并根据环境条件的变化做出响应。该模块包含窗口比较器，可在温度或电源电压超出定义的窗口时中断系统CPU，这些事件还可用于通过始终开启（AON）事件结构从待机模式唤醒设备。

（九）µDMA

设备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，提高处理器和可用总线带宽的使用效率。µDMA控制器支持多种传输模式，如内存到内存、内存到外设、外设到内存和外设到外设，数据大小支持8、16和32位，还支持乒乓模式以实现数据的连续流式传输。

（十）调试

调试子系统实现了两个IEEE标准，即IEEE 1149.7 Class 4（cJTAG）和IEEE 1149.1（JTAG），分别使用2个和4个引脚与目标进行通信。同时，它还实现了用户可配置的防火墙，用于控制对调试/测试端口的未授权访问。此外，它还支持EnergyTrace/EnergyTrace++技术，可用于测量MCU的电流消耗，具有高动态范围、高采样率和跟踪CPU和外设电源状态的能力。

（十一）电源管理

CC2652P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。不同模式下，CPU、闪存、SRAM、供电系统、寄存器和CPU保留、时钟源、外设等的状态各不相同。传感器控制器可以独立于系统CPU控制其外设，避免系统CPU不必要的唤醒，节省电流和唤醒时间。TI强烈建议使用其提供的软件开发套件（SDK）中的驱动程序进行电源、RF和时钟管理的配置和处理，以实现优化性能。

（十二）时钟系统

CC2652P拥有多个内部系统时钟。48MHz的SCLK_HF是主系统（MCU和外设）时钟，可由内部48MHz RC振荡器（RCOSC_HF）或外部48MHz晶体（XOSC_HF）驱动，无线电操作需要外部48MHz晶体。SCLK_MF是内部2MHz时钟，由内部2MHz RC振荡器（RCOSC_MF）驱动，用于传感器控制器的低功耗模式和内部电源管理电路。SCLK_LF是32.768kHz内部低频系统时钟，可由内部32.8kHz RC振荡器（RCOSC_LF）、32.768kHz手表型晶体或任何数字IO上的时钟输入驱动，用于传感器控制器的超低功耗操作、RTC和同步无线电定时器。

（十三）网络处理器

根据产品配置，CC2652P可以作为无线网络处理器（WNP）或片上系统（SoC）使用。作为WNP时，外部主机MCU通过SPI或UART与设备通信；作为SoC时，应用程序需要根据无线协议栈提供的应用框架进行编写。

四、设计和布局注意事项

（一）参考设计

在设计使用CC2652P的产品时，应密切遵循相关的参考设计。特别要注意RF组件的放置、去耦电容、DCDC调节器组件以及它们的接地连接。所有CC1352P设备的参考设计也适用于CC2652P，只需忽略Sub - 1GHz RF电路。对于CC2652P，引脚3和4必须保持未连接。高功率PA需要特定的RF匹配，以在10dBm输出功率（2.4GHz）下实现最佳电流效率。

（二）PCB布局

为了获得最佳的RF性能，特别是在使用高功率PA时，必须准确遵循参考设计的组件值和布局。PCB叠层对于设备的正常运行也至关重要，建议在最终产品中使用与CC1352P EVMs和表征板相同或稍厚的基板厚度。

五、开发工具和文档支持

（一）开发工具

TI为CC2652P提供了丰富的开发工具，包括CC1352P - 2 LaunchPad™开发套件、TMDSEMU110 - U调试探针、SimpleLink™ LOWPOWER F2 SDK、Code Composer Studio™、Code Composer Studio™ Cloud IDE、IAR Embedded Workbench®、SmartRF™ Studio、Sensor Controller Studio和CCS UniFlash等。这些工具涵盖了从硬件开发到软件开发、从代码编写到调试优化的各个方面，为开发者提供了便利。

（二）文档支持

开发者可以通过TI Resource Explorer获取设备和开发板的软件示例、库、可执行文件和文档。同时，还可以关注CC2652P的硅片勘误表、应用报告和技术参考手册等文档的更新，以获取最新的技术信息。

六、总结

CC2652P无线MCU凭借其低功耗、多协议支持、高性能等优势，在物联网领域具有广泛的应用前景。无论是建筑自动化、电网基础设施、工业运输还是消费电子等领域，它都能发挥重要作用。同时，TI提供的丰富开发工具和文档支持，也为开发者提供了便利。作为电子工程师，在设计相关产品时，CC2652P无疑是一个值得考虑的选择。你在使用类似MCU的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。