内嵌8051的FSK收发器芯片CC1010_无线通信论文
关键词：无线收发器；微控制器；fsk c1010
１ 芯片封装及引脚功能
ＣＣ１０１０是基于Ｃｈｉｐｃｏｎ＇ｓ Ｓｍａｒｔ ＲＦ技术、内嵌８０５１单片机且带有３２ｋＢ Ｆｌａｓｈ 程序存储器的单片可编程ＵＨＦ收发器芯片。它仅需要少数几个外接元件，因而外围电路连接十分简单，特别适合计算机遥测遥控、安防、家庭自动化、汽车仪表数据读取等无线数据发射／接收系统中使用。ＣＣ１０１０采用ＴＱＦＰ－６４封装，各引脚功能如表１所列。
表1 cc1010引脚功能
| 引 脚 | 符 号 | 功 能 |
| 1,2,6,12,15 | avdd | 模拟电路电源（用于adc，混频器，if，lna，pa） |
| 3,7,8,9,16,17,22,64 | agnd | 模拟电路地 |
| 4 | rf-in | 射频信号输入（ac耦合） |
| 5 | rf-out | 射频信号输出到天线 |
| 10 | l1 | vco谐振回路接入端 |
| 11 | l2 | vco谐振回路输入端 |
| 13 | chp_out | 通过该端充电泵电流输出到回路滤波器 |
| 14 | r_bias | 接偏置电阻（82kΩ,±1%） |
| 18 | xosc_q1 | 3～24mhz晶振输入 |
| 19 | xosc_q2 | 3～24mhz晶振输出 |
| 20 | xosc32_q2 | 32khz晶振输出 |
| 21 | xosc32_q1 | 32khz晶振输入 |
| 23，24，32，41，49 | dgnd | 数字地 |
| 25 | por_e | 电源导驼复位使能端，0为不使能电源导通复位；1为使能电源导通复位 |
| 26，35，36，37，38，39，42，45，53，54，55 | p1.0p1.4，p2.2，p2.3,p2.5,p1.5,p1.6,p1.7,p2.6,p2.7 | 8051 i/o |
| 27，28 | p2.0,p2.1 | 8051 i/o和rxd1（o），txd1（o） |
| 29，30，31，46，47，48 | p3.5，p3.4,p3.3,p3.2,p3.1,p3.0 | 8051 i/o和pwm3 t1（i），pwm2（o）t0（i），int1（i），int0（i），txd0（o），rxd0（i） |
| 33，34，51，52 | p0.0,p0.1,p0.2,p0.3 | 8051 i/o和sck（o），mo（o）si（i），mi（i）so（o） |
| 40，50 | dvdd | 数字电源 |
| 58 | prog | 8051 i/o |
| 59 | reset | 8051 i/o |
| 60 | dvdd | 8051 i/o |
| 61 | ad0 | 8051adc输入0 |
| 62 | ad1 | 8051adc输入1 |
| 63 | ad2 | 8051adc输入，2，rssi（o）if（o） |
２ 内部结构与工作原理
ＣＣ１０１０芯片内含微控制器和收发器电路。其中微控制器以８０５１为核心，同时内嵌３２ｋＢ Ｆｌａｓｈ、２０４８＋１２８Ｂｙｔｅ ＳＲＡＭ、３通道１０ｂｉｔ ＡＤＣ、４定时器／２ＰＷＭｓ、 ２ＵＡＲＴｓ、ＲＴＣ、看门狗、ＳＰＩ、ＤＥＳ编码和２６个通用Ｉ／Ｏ，芯片收发器部分的内部结构框图如图１所示。其中接收器部分由低噪声放大器（ＬＮＡ）、混频器（ＭＩＸＥＲ）、中频放大器（ＩＦ）、解调器（ＭＯＤＥＭ）、解码器（ＣＯＤＥＣ）组成。发射器部分由功率放大器（ＰＡ）、ＰＬＬ（ＶＣＯ、充电泵、分频器）等电路组成。在接收模式中，ＣＣ１０１０被配置成超外差式接收机。ＲＦ输入信号被低噪声放大器放大，并经混频器变换成中频（ＩＦ）。在中频级，经变换的信号在送入解调器之前被放大和滤波，然后将解调器输出的数字数据送入微控制器进行处理。
在发射模式下，芯片内部压控振荡器（ＶＣＯ）的输出信号直接送入功率放大器，ＲＦ输出是由微控制器的数字比特流频移键控形成的。其频率合成器产生的本振信号在接收模式时被送到混频器煟停桑兀牛遥牏熑缓笤诜⑸淠Ｊ绞崩∷偷焦β史糯笃鳌Ｐ酒中的频率合成器由晶体振荡器、相位检波器、充电泵、ＶＣＯ和分频器组成。外接晶体必须连接到芯片的ＸＯＳＣ端，同时ＶＣＯ也需要外接一个外部电感。具体设计时，ＣＣ１０１０芯片的工作状态设置一般由芯片内的微控制器来完成。
3 应用电路设计
不同工作频率下，ＣＣ１０１０外围电路的元器件参数值也不完全相同，表２所列是不同频率时的具体参数。ＣＣ１０１０的典型应用电路图如图２所示。
表2 不同工作频率时的元器件参数值
| ltem | 315mhz | 433mhz | 868mhz | 915mhz |
| c31 | tbdpf，5%,cog,0603 | 10pf,5%,cog,0603 | 8.2pf,5%,cog,0603 | 8.2pf,5%,cog,0603 |
| c41 | tbdpf,5%,cog,0603 | 6.8pf,5%,cog,0603 | not used | not used |
| c42 | tbdpf,5%,cog,0603 | 8.2pf,5%,cog,0603 | 10pf,5%，cog,0603 | 10pf,5%,cog,0603 |
| c171 | 18pf,5%,cog,0603 | 18pf,5%,cog,0603 | 18pf,5%,cog,0603 | 18pf,5%,cog,0603 |
| c181 | 18pf,5%,cog,0603 | 18pf,5%,cog,0603 | 18pf,5%,cog,0603 | 18pf,5%,cog,0603 |
| l32 | tbdnh,10%,0805 | 68nh,10%,0805(coilcraft 0805cs-680xkbc) | 12nh,10%,0805(coilcraft 0805cs-120xkbc) | 12nh,10%,0805(coilcratf0805cs-120xkbc) |
| l41 | tbdnh,10%,0805 | 6.2nh,10%,0805(coilcraft0805hq-6n2xkbc) | 2.5mnh,10%,0805(coilcraft0805cs-120xkbc) | 2.5nh,10%,0805(coilcraft0805hq-2n5xkbc) |
| l101 | tbdnh,5%,0805 | 27nh,10%,0805(koakl732ate27nj) | 3.3nh,5%,0805(koakl732ate3n3c) | 3.3nh,5%,0805(koakl732ate3n3c) |
| r131 | 82kΩ,1%,0603 | 82kΩ,1%,0603 | 82kΩ,1%,0603 | 82kΩ,1%,0603 |
| xtal | 14.7456mhz crystal,16pf load | 14.7456mhz crystal,16pf load | 14.7456mhz crystal,16pf load | 14.7456mhz crystal,16pf load |
为使用户能够得到最好的性能，设计时可使用可编程组态寄存器，具体可编程的关键参数如下：
●接收和发射模式
●ＲＦ输出功率电平
●频率合成关键参数（如ＲＦ输出频率，ＦＳＫ调制频率分离偏差，晶振基准频率）
●低功耗模式
●基准振荡器在低功耗模式中启动或关闭
●数据速率和数据形式选择等。
图2 cc1010应用电路图
利用Ｃｈｉｐｃｏｎ Ｃｏｍｐｏｎｏｎｔｓ公司提供给ＣＣ１０１０用户一个Ｓｍａｒｔ ＲＦ Ｓｔｕｄｉｏ （Ｗｉｎｄｏｗｓ界面）软件的可选择产生设置ＣＣ１０１０工作状态所需的数据，这些数据必须输入到微控制器中，然后通过编程输入到ＣＣ１０１０的可编程组态寄存器中，以完成对ＣＣ１０１０工作状态的设置。同时Ｓｍａｒｔ ＲＦ Ｓｔｕｄｉｏ 也可以给用户提供ＰＬＬ回路和输入／输出匹配电路所需的元件参数。
由于ＣＣ１０１０的应用电路通常工作在较高的频率，因而对ＰＣＢ的板面设计较为敏感。为此，Ｃｈｉｐｃｏｎ仔细地设计了ＣＣ１０１０ＥＭ评估板的ＰＣＢ板面，用户可以拷贝并运用于自己的ＰＣＢ设计中。ＰＣＢ采用４层板，材料为ＦＲ－４。ＰＣＢ厚１．６ｍｍ，第１层是顶部，４层在底部。第１层和第４层用来布局电路导线，２层是接地板，３层是电源布线板。所有没有用作布线的面积均应用铜填满并连接到地以提供ＲＦ屏蔽。地板通过通孔与所有的层连接在一起。ＣＣ１０１０的去耦电容和ＶＣＯ电感（Ｌ１０１）应放在底板面，其它元器件则应放在第１层。