CC2650 SimpleLink™多标准无线MCU：低功耗与高性能的完美结合

在当今的电子设备领域，无线连接和低功耗成为了两大关键需求。为了满足这些需求，德州仪器（TI）推出了CC2650 SimpleLink™多标准无线MCU，它在蓝牙、ZigBee和6LoWPAN等多种无线协议应用中表现出色。今天，我们就来深入了解一下这款强大的MCU。

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一、器件概述

1.1 特性亮点

1.1.1 强大的微控制器

CC2650配备了ARM® Cortex® - M3处理器，EEMBC CoreMark®评分为142，时钟速度最高可达48 MHz。它拥有128 KB的系统内可编程闪存和8 KB的高速缓存SRAM，以及20 KB的超低泄漏SRAM，为代码和数据存储提供了充足的空间。同时，支持2引脚cJTAG和JTAG调试，方便开发人员进行调试工作，还支持空中升级（OTA），便于产品的更新和维护。

1.1.2 超低功耗传感器控制器

传感器控制器能够独立于系统的其他部分运行，采用16位架构，拥有2 KB的超低泄漏SRAM用于代码和数据存储。其高效的代码尺寸架构将驱动程序、蓝牙®低功耗控制器、IEEE 802.15.4 MAC和引导加载程序置于ROM中，有效节省了闪存空间。

1.1.3 丰富的外设

所有数字外设引脚都可以路由到任何GPIO，提供了极大的灵活性。它还拥有四个通用定时器模块（八个16位或四个32位定时器，每个都支持PWM）、12位ADC（200 ksamples/s，8通道模拟多路复用器）、连续时间比较器、超低功耗模拟比较器、可编程电流源、UART、2× SSI（SPI、MICROWIRE、TI）、I2C、I2S、实时时钟（RTC）、AES - 128安全模块、真随机数生成器（TRNG）等外设，满足了各种应用场景的需求。

1.1.4 多种封装选项

提供了4 - mm × 4 - mm RSM VQFN32（10 GPIOs）、5 - mm × 5 - mm RHB VQFN32（15 GPIOs）和7 - mm × 7 - mm RGZ VQFN48（31 GPIOs）三种RoHS合规封装，方便不同应用场景的选择。

1.1.5 低功耗优势

具有宽电源电压范围，正常工作时为1.8至3.8 V，外部调节器模式下为1.7至1.95 V。在不同工作模式下，电流消耗都非常低，如活动模式下的RX为5.9 mA，TX在0 dBm时为6.1 mA，+5 dBm时为9.1 mA，活动模式下的MCU为61 µA/MHz，活动模式下的传感器控制器为8.2 µA/MHz，待机模式为1 µA（RTC运行且RAM/CPU保留），关机模式为100 nA（外部事件唤醒）。

1.1.6 优秀的RF性能

2.4 - GHz RF收发器兼容蓝牙低功耗（BLE）4.2规范和IEEE 802.15.4 PHY和MAC，具有出色的接收器灵敏度（BLE为 - 97 dBm，802.15.4为 - 100 dBm）、选择性和阻塞性能，链路预算为102 dB/105 dB（BLE/802.15.4），可编程输出功率最高可达 +5 dBm，支持单端或差分RF接口，适用于符合全球射频法规的系统。

1.1.7 完善的工具和开发环境

提供了全功能和低成本的开发套件、多种不同RF配置的参考设计、数据包嗅探器PC软件、传感器控制器工作室、SmartRF™工作室、SmartRF闪存编程器2、IAR Embedded Workbench® for ARM和Code Composer Studio™等工具和开发环境，方便开发人员进行开发和调试。

1.2 应用领域

CC2650的应用领域非常广泛，包括消费电子、报警和安全、手机配件、电子货架标签、运动和健身设备、接近标签、人机接口设备（HID）应用、医疗、家庭和建筑自动化、远程控制、照明控制和无线传感器网络等。

1.3 器件描述

CC2650是一款针对蓝牙、ZigBee和6LoWPAN以及ZigBee RF4CE远程控制应用的无线MCU，属于CC26xx系列的低成本、超低功耗、2.4 - GHz RF设备。其极低的活动RF和MCU电流以及低功耗模式电流消耗，为产品提供了出色的电池寿命，使其能够在小型硬币电池和能量收集应用中正常工作。

二、详细描述

2.1 主要CPU

CC2650采用了ARM Cortex - M3 32位CPU，运行应用程序和协议栈的高层。该处理器具有高性能、低成本的特点，满足了最小内存实现和低功耗的系统要求，同时提供了出色的计算性能和对中断的卓越系统响应。它具有32位ARM Cortex - M3架构，优化了小尺寸嵌入式应用，拥有单周期乘法指令和硬件除法、原子位操作、非对齐数据访问等特性，采用哈佛架构，具有高效的处理器核心、系统和内存，支持硬件除法和快速数字信号处理导向的乘法累加、饱和算术、确定性高性能中断处理、增强的系统调试等功能，并且具有超低功耗和高代码执行效率。

2.2 RF核心

RF核心包含一个ARM Cortex - M0处理器，用于连接模拟RF和基带电路，处理与系统侧的数据交互，并将信息位组装成给定的数据包结构。它为主要CPU提供了高级的基于命令的API，能够自主处理无线电协议（802.15.4 RF4CE、ZigBee和蓝牙低功耗）的时间关键方面，减轻了主要CPU的负担，为用户应用留下了更多资源。

2.3 传感器控制器

传感器控制器包含可在待机模式下选择性启用的电路，其外设由专有的功率优化CPU（传感器控制器引擎）控制。该CPU可以自主读取和监控传感器或执行其他任务，显著降低了功耗并减轻了主要CM3 CPU的负担。传感器控制器可以通过基于PC的配置工具（传感器控制器工作室）进行设置，其潜在用例包括使用集成ADC的模拟传感器、使用GPIOs、位操作I2C和SPI的数字传感器、用于传感器读取或调试的UART通信、电容感应、波形生成、脉冲计数、键盘扫描、正交解码器用于轮询旋转传感器和振荡器校准等。

2.4 内存

闪存提供了非易失性存储，用于代码和数据，并且可以在系统内进行编程。SRAM分为两个4 - KB块和两个6 - KB块，可用于数据存储和代码执行，在待机模式下可以单独启用或禁用每个块的RAM内容保留，以最小化功耗。ROM提供了预编程的嵌入式TI RTOS内核、Driverlib和下层协议栈软件（802.15.4 MAC和蓝牙低功耗控制器），还包含一个引导加载程序，可用于通过SPI或UART对设备进行重新编程。

2.5 调试

芯片上的调试支持通过专用的cJTAG（IEEE 1149.7）或JTAG（IEEE 1149.1）接口实现，方便开发人员进行调试工作。

2.6 电源管理

为了最小化功耗，CC2650支持多种电源模式和电源管理功能，包括活动模式、空闲模式、待机模式和关机模式。在不同模式下，CPU、闪存、SRAM、无线电、电源系统等的状态和电流消耗各不相同，开发人员可以根据实际需求选择合适的模式。

2.7 时钟系统

CC2650支持两个外部和两个内部时钟源。24 - MHz晶体作为无线电的频率参考，内部将其信号加倍以创建48 - MHz时钟。32 - kHz晶体是可选的，蓝牙低功耗在进入睡眠模式时需要一个精度优于±500 ppm的低速时钟，内部32 - kHz RC振荡器在某些用例中可以进行补偿以满足要求。内部高速振荡器（48 - MHz）可作为CPU子系统的时钟源，内部低速振荡器（32.768 - kHz）可在不使用低功耗晶体振荡器时作为参考，32 - kHz时钟源还可以通过GPIO作为外部时钟参考。

2.8 通用外设和模块

I/O控制器控制数字I/O引脚，包含多路复用器电路，允许将一组外设灵活地分配到I/O引脚。所有数字I/O都具有中断和唤醒功能，具有可编程上拉和下拉功能，并可以在负或正边缘触发中断。SSI是同步串行接口，兼容SPI、MICROWIRE和德州仪器同步串行接口，支持SPI主从模式，最高可达4 MHz。UART实现了通用异步接收器/发送器功能，支持灵活的波特率生成，最高可达3 Mbps，并且兼容蓝牙HCI规范。定时器模块提供了多个通用定时器，可配置为不同的工作模式。I2C接口用于与兼容I2C标准的设备进行通信，支持100 - kHz和400 - kHz操作，可作为I2C主设备和从设备。TRNG模块提供了真正的非确定性噪声源，用于生成密钥、初始化向量等随机数。看门狗定时器用于在系统因软件错误或外部设备故障而失败时重新获得控制。直接内存访问（µDMA）控制器可以将数据传输任务从CM3 CPU卸载，提高了处理器和总线带宽的使用效率。AON域包含始终启用的电路，包括RTC、电池监视器和温度传感器。

2.9 电压供应域

CC2650根据封装类型可以连接到两个或三个不同的电压域，片上电平转换器确保只要每个输入/输出引脚的信号电压相对于相应的电源引脚（VDDS、VDDS2或VDDS3）设置正确，就可以正常工作。

2.10 系统架构

CC26xx可以根据产品配置作为无线网络处理器（WNP）或片上系统（SoC）运行。在WNP模式下，外部主机MCU通过SPI或UART与设备通信；在SoC模式下，应用程序必须根据无线协议栈提供的应用框架编写。

三、应用、实现和布局

3.1 应用信息

CC2650的运行只需要很少的外部组件。它的RF前端可以采用差分或单端配置，具有内部或外部偏置选项，允许在成本、电路板空间和RF性能之间进行各种权衡。同时，文档还提供了不同电源电压配置选项的信息。

3.2 应用电路示例

文档中给出了5 × 5外部差分（5XD）应用电路和4 × 4外部单端（4XS）应用电路的示例，包括电路原理图和布局图，为开发人员提供了参考。

四、器件和文档支持

4.1 器件命名法

TI为所有部件编号和日期代码分配前缀，以指定产品开发周期的阶段。CC2650属于生产版本，没有前缀。器件命名法还包括后缀，用于指示封装类型。

4.2 工具和软件

TI提供了丰富的开发工具和软件，包括SmartRF Studio 7、传感器控制器工作室、Code Composer Studio和IAR Embedded Workbench for ARM等，支持CC2650设备应用的开发。

4.3 文档支持

开发人员可以通过ti.com上的设备产品文件夹注册接收文档更新通知。当前描述CC2650设备、相关外设和其他技术资料的文档包括技术参考手册和勘误表等。

4.4 社区资源

TI提供了多个社区资源，如TI E2E™在线社区、TI嵌入式处理器Wiki、低功耗RF在线社区和低功耗RF开发者网络等，方便开发人员交流和获取帮助。

五、机械封装和可订购信息

文档提供了CC2650不同封装类型（RGZ、RHB、RSM）的机械封装和可订购信息，包括订单设备、状态、封装类型、引脚数量、环保计划、引脚镀层/球材料、MSL峰值温度、工作温度、器件标记和样品等信息。

综上所述，CC2650 SimpleLink™多标准无线MCU以其丰富的特性、低功耗优势、广泛的应用领域和完善的支持体系，成为了无线连接应用的理想选择。无论是消费电子、工业控制还是智能家居等领域，CC2650都能为产品带来出色的性能和可靠的无线连接。你在使用CC2650的过程中遇到过哪些有趣的问题或挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。