cc2530芯片简介

cc2530(无线片上系统单片机) 是用于ieee 802.15.4、zigbee 和rf4ce应用的一个真正的片上系统( soc)解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络模块。cc2530结合了领先的2.4ghz的rf收发器的优良性能，业界标准的增强型8051单片机，系统内可编程闪存，8kb ram和许多其他强大的功能。根据芯片内置闪存的不同容量，cc2530有4种不同的型号：cc2530f32/64/128/256，编号扩展名分别具有32kb/64kb/ 128kb/256kb的闪存。cc253具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。

cc2530f256结合了ti(德州仪器)公司的zigbee协议栈z-stack，提供了一个强大和完整的zigbee解决方案。cc2530f64结合了ti公司的协议栈remo ti， 更好地提供了一个强大和完整的zigbeerf4ce远程控制解决方案。

1.主要特性

1)高性能、低功耗且具有代码预取功能的8501微控制器内核。

2)符合2.4ghz ieee 802.15.4标准的优良的无线接收灵敏度和抗干扰性能2.4g rf收发器。

3)低功耗。

①主动模式rx (cpu空闲)：24 ma。

②主动模式tx在ldbm (cpu空闲)：29ma。

③供电模式1 (4μs唤醒)：0.2 ma。

④供电模式2(睡眠定时器运行)：1μa。

⑤供电模式3(外部中断)：0.4μa。

⑥宽电源电压范围(2- 3.6 v)。

4)支持硬件调试。

5)支持精确的数字化rssi几qi和强大的5通道dma。

6) ieee 802.5.4 mac定时器，通用定时器。

7)具有ir发生电路。

8)具有捕获功能的32khz睡眠定时器。

9)硬件支持csma/ca功能。

10)具有电池监视功能和温度传感功能。

11)具有8路输入和可配置分辨率的12位adc。

12)集成aes安全协处理器。

13)两个支持多种串行通信协议的强大usart。

14) 21个通用do引脚(19x4 ma，2x20 ma)。

15)看门狗定时器。

16)强大灵活的开发工具。

2.内部结构

cc2530芯片大致可以分为以下几个部分： cpu和内存相关的模块;外设、时钟和电源管理相关的模块以及无线电相关的模块。

(1) cpu和内存

cc253x系列芯片中使用的8051 cpu内核是一个单周期的8051兼容内核。它有3种不同的内存访问总线(sfr，data和code/xdata)， 单周期访问sfr、data和主sram。它还包括一个调试接口和一个1 8输入扩展中断单元。

中断控制器总共提供了18个中断源，分为6个中断组，每个与4个中断优先级之一相关。当设备从活动模式回到空闲模式，任一中断服务请求就被激发。一些中断还可以从睡眠模式(供电模式1-3)唤醒设备。

内存仲裁器位于系统中心，因为它把cpu和dma控制器和物理存储器以及所有外设连接起来。内存仲裁器有4个内存访问点，每次访问可以映射到3个物理存储器之一：一个8kb sram、闪存存储器和xreg/sfr寄存器。它负责执行仲裁，并确定同时访问同一个物理存储器之间的顺序。

8kb sram映射到data存储空间和部分xdata存储空间。8kb sram是一个超低功耗的sram，即使数字部分掉电(供电模式2和3)也能保留其内容。这是对于低功耗应用来说很重要的一个功能。

32kb/64kb/128kb/256kl3闪存块为设备提供了内电路可编程的非易失性程序存储器，映射到xl- ata存储空间。除了保存程序代码和常量以外，非易失性存储器允许应用程序保存必须保留的数据，这样设备重启之后可以使用这些数据。使用这个功能，例如可以利用已经保存的网络具体数据，就不需要经过完全启动、网络寻找和加入过程。

(2)时钟和电源管理

数字内核和外设由一个1.8v低差稳压器供电。它提供了电源管理功能，可以实现使用不同供电模式的长电池寿命的低功耗运行。有5种不同的复位源来复位设备。

(3)外设

cc2530包括许多不同的外设，允许应用程序设计者开发先进的应用。

调试接口执行一个专有的两线串行接口，用于内电路调试。通过这个调试接口，可以执行整个闪存存储器的擦除、控制使能哪个振荡器、停止和开始执行用户程序、执行8051内核提供的指令、设置代码断点以及内核中全部指令的单步调试。使用这些技术，可以很好地执行内电路的调试和外部闪存的编程。

设备含有闪存存储器以存储程序代码。闪存存储器可通过用户软件和调试接口编程。闪存控制器处理写入和擦除嵌入式闪存存储器。闪存控制器允许页面擦除和4字节编程。

i/o控制器负责所有通用i/o引脚。cpu可以配置外设模块是否控制某个引脚或它们是否受软件控制，如果是，每个引脚配置为一个输入还是输出，是否连接衬垫里的一个上拉或下拉电阻。cpu中断可以分别在每个引脚上使能。每个连接到i/o引脚的外设可以在两个不同的i/o引脚位置之间选择，以确保在不同应用程序中的引脚的使用不发生冲突。

系统可以使用一个多功能的5通道dma控制器，使用xdata存储空间访问存储器，因此能够访问所有物理存储器。每个通道(触发器、优先级、传输模式、寻址模式、源和目标指针和传输计数)用dlvia描述符在存储器任何地方配置。许多硬件外设(aes内核、闪存控制器、usart、定时器和adc接口)通过使用dma控制器在sfr或xreg地址和闪存/sram之间进行数据传输，在获得高效率操作的同时，大大减轻了内核的负担。

定时器1是一个16位定时器，具有定时器/pwm功能。它有一个可编程的分频器，—个16位周期值以及5个各自可编程的计数器/捕获通道，每个都有一个16位比较值。每个计数器/捕获通道可以用作一个f，wm输出或捕获输入信号边沿的时序。它还可以配置在ir产生模式，定时器3的输出是用最小的cpu干扰产生调制的ir信号。

mac定时器(定时器2)是专门为支持ieee 802.15.4 mac或软件中其他时槽的协议设计。定时器有一个可配置的定时器周期和一个8位溢出计数器，可以用于保持跟踪已经经过的周期数。一个16位捕获寄存器也用于记录收到/发送一个帧开始界定符的精确时间，或传输结束的精确时间，还有一个16位输出比较寄存器可以在具体时间产生不同的选通命令(开始rx，开始tx等)到无线模块。

定时器3和定时器4是8位定时器，具有定时器/计数器/pwm功能。它们有一个可编程的分频器，一个可编程的计数器通道，具有一个8位的比较值。每个计数器通道可以用作一个pwm输出。

睡眠定时器是一个超低功耗的定时器，除了供电模式3的所有工作模式下不断运行。这一定时器的典型应用是作为实时计数器，或作为一个唤醒定时器跳出供电模式1或2。

adc支持7～12位的分辨率，分别在30 khz或4khz的带宽。dc和音频转换可以使用高达8个输入通道。输入可以选择作为单端输入或差分输入。参考电压可以是内部电压、avdd或是一个单端或差分外部信号。adc还有一个温度传感输入通道釆测重內部温度。adc可以自动执行定期抽样或转换通道序列的程序。

随机数发生器使用一个16位lfsr来产生伪随机数，这可以被cpu读取或由选通命令处理器直接使用。例如随机数可以用作产生随机密钥，用于安全。

aes加密/解密内核允许用户使用带有128位密钥的aes算法加密和解密数据。这一内核能够支持ieee 802.15.4 mac安全、zigbee网络层和应用层要求的aes操作。

一个内置的看门狗允许cc2530在固件挂起的情况下复位自身。当看门狗定时器由软件制时，它必须定期清除;否则，当它超时就复位设备。或者它可以配置用作一个通用32-khz时器。

usart 0和usart 1每个被配置为一个spi主/从或一个uart。它们为rx和tx提了双缓冲以及硬件流控制， 因此非常适合于高吞吐量的全双工应用。每个都有自己的高精度波特率发生器，因此可以使普通定时器空闲出来用作其他用途。

(4)无线设备

cc2530具有一个ieee 802.15.4兼容无线收发器。rf内核控制模拟无线模块。另外，它提供了mcu和无线设备之间的一个接口，这使得可以发出命令、读取状态、自动操作和确定无线设备事件的顺序。无线设备还包括一个数据包过滤和地址识别模块。

3.引脚功能

cc2530芯片采用6mmx 6mm qfn40封装，共有40个引脚，可分为i/o引脚、电源引脚和控制引脚。

(1) i/o端口引脚功能

cc2530芯片有21个可编程i/o引脚，po和pl是完整的8位i/o端口，p2只有5个可以使用的位。其中，pl-0和pl-1具有20ma的输出驱动能力，其他i/o端口引脚具有4ma的输出驱功能力。在程序中可以设置特殊功能寄存器( sfr)将这些引脚设为普通i/o口或是作为外设i/o口使用。

cc2530芯片所有i/o口具有以下特性：在输入时有上拉和下拉的能力;全部i/o口具有响应外部中断的能力，同时这些外部中断可以唤醒休眠模式。

(2)电源引脚功能

avdd1～avdd6:为模拟电路提供2.0- 3.6v工作电压。

dcoupl:提供1.8v的去耦电压，此电压不为外电路使用。

dvdd1、dvdd2:为i/o口提供2.0一 3.6v电压。

gnd:接地。

(3)控制引脚功能

reset-n：复位引脚，低电平有效。

rbias:为参考电流提供精确的偏置电阻。

rf-n: rx期间负rf输入信号到lna。

rf-p: rx期间正rf输入信号到lna。

xosc- 01: 32mhz晶振引脚1。

xosc- 02: 32mhz晶振引脚2。

4.应用领域

1) 2.4ghzieee 802.15.4系统。

2) rf4ce远程控制系统(需要大于64kb闪存)。

3) zigbee系统(需要256kb闪存)。

4)家庭/楼宇自动化。

5)照明系统。

6)工业控制和监控。

7)低功耗无线传感网络。

8)消费型电子。

9)医疗保健。

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