基于CC2430的串口无线模块的设计

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●新特器件应用基于ＣＣ２４３０的串口无线模块的设计

刘江沙，雷伟，尹酉

（兰州交通大学机电工程学院，甘肃兰州７３００７０）

摘要：论述了基于ＣＣ２４３０收发器的串口无线模块的硬件设计和软件设计，并介绍了ＣＣ２４３０的基本特性，讨论了对电磁场干扰的抑制措施。关

键

词：无线模块；ＣＣ２４３０；ＵＡＲＴ

文献标识码：Ｂ

文章编号：１００６－６９７７（２００７）０４－００４７－０３

中图分类号：ＴＮ９１４

ＤｅｓｉｇｎｉｎｇｏｆａｗｉｒｅｌｅｓｓＲＦｕｎｉｔｂａｓｉｎｇｏｎＣＣ２４３０

ＬＩＵＪｉａｎｇ－ｓｈａ，ＬＥＩＷｅｉ，ＹＩＮＹｏｕ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｉｎｇｓｏｆａｗｉｒｅｌｅｓｓＲＦｕｎｉｔｂａｓｅｄｏｎＣＣ２４３０ａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｂａｓｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＣＣ２４３０ｉｓｇｉｖｅｎ，ａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｒｅｓｔｒａｉｎｉｎｇｆｏｒｅｌｅｃｔｒｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒ－ｆｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓＲＦｕｎｉｔ；ＣＣ２４３０；ＵＡＲＴ

ＣＣ２４３０出自挪威Ｃｈｉｐｃｏｎ公司，是一款真正符合ＩＥＥＥ８０２．１５．４标准的片上ＺｉｇＢｅｅ产品。ＣＣ２４３０采用Ｃｈｉｐｃｏｎ公司最新的ＳｍａｒｔＲＦ０３技术和０．１８μｍＣＭＯＳ工艺制造，采用７ｍｍ×７ｍｍＱＬＰ４８封装；除了包括ＲＦ收发器，还集成了加强型８０５１ＭＣＵ、３２／６４／１２８ＫＢ的Ｆｌａｓｈ内存、８ＫＢ的ＲＡＭ、ＡＤＣ、ＤＭＡ、看门狗等。ＣＣ２４３０工作在２．４ＧＨｚ频段，采用低电压（２．０Ｖ￣３．６Ｖ）供电且功耗很

灵低（接收数据时为２７ｍＡ，发送数据时为２５ｍＡ）、

敏度高（－９７ｄＢｍ）、最大输出为２４ｄＢｍ、最大传送速率为２５０ｋｂ／ｓ。

ＣＣ２４３０的外围元件数目很少，它使用一个非平

电路中衡天线，连接非平衡变压器使天线性能更好。

的非平衡变压器由电容Ｃ１２和电感Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３以及一个ＰＣＢ微波传输线组成，整个结构满足ＲＦ输入／输出匹配电阻（５０Ω）的要求。内部Ｔ／Ｒ交换电路完成ＬＮＡ和ＰＡ之间的交换。Ｒ４、Ｒ５为偏置电阻，其中Ｒ４主要用于为３２ＭＨｚ的晶体振荡器提供合适的工作电流。用一只３２ＭＨｚ石英谐振器和两只电容（Ｃ１３、电压稳Ｃ１４）构成３２ＭＨｚ晶体振荡器电路。压器为所有１．８Ｖ电压的引脚和内部电源供电，

１

引言

随着现代科技的飞速发展，无线通信技术成为

人们日益关注的问题之一。在工业系统控制中，短距离无线通信技术应用也越来越广泛。水阻试验是内燃机车恒功率负载试验的主要方式之一，本文论述了在对内燃机车智能化水阻试验系统数据采集部分的改进中，将原来的有线数据采集改为无线数据采集传输方式的无线模块设计。

２总体设计

无线模块的基本电路图如图１所示，主要由电源、复位电路、串口连接电路和无线收发电路组成。可实现串口数据的无线收发，即：发送数据时，ＲＳ－

２３２串口数据经过ＭＡＸ２３２将电平转换为ＴＴＬ电

平，再通过ＣＣ２４３０无线发送。接收数据则是发送数据的逆过程，ＣＣ２４３０先接收到数据信号，然后经ＭＡＸ２３２将ＴＴＬ电平转换为ＲＳ－２３２的标准电平，再通过ＲＳ－２３２向上位机输入数据。

３

硬件设计

无线模块采用的无线收发器是ＣＣ２４３０。

Ｃ１１、Ｃ１５是去耦电容，用于电源滤波。

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国外电子元器件》《２００７年第４期２００７年４月

图１无线模块电路图

由于ＣＣ２４３０具有低功耗的特性，因此，选用两

节干电池为模块供电。另外还选用了ＡＨ８０５升压稳压器，可将３Ｖ电压升高至５Ｖ，此故电源部分可提供３Ｖ和５Ｖ两种电压，其中３Ｖ电压为ＣＣ２４３０供电，５Ｖ电压为ＭＡＸ２３２和复位电路供电。

复位电路采用典型的ＲＣ复位方式，它具有上电复位和手动两种复位功能，且低电平有效。值得注意的是，为了使系统达到有效复位，应使ＲＥＳＥＴ－

发送数据时，数据通过串口ＵＳＡＲＴ进入

ＣＣ２４３０的ＤＡＴＡ内存区。对水阻试验台来说，

ＤＡＴＡ内存区的高１２８字节能够满足存储容量的要求，因此将数据存放在ＤＡＴＡ内存区的高１２８字节中。为了提高数据的传输速度，使用ＤＭＡ传输方式将内存区中的数据传送到Ｒａｄｉｏ的先进先出缓存器ＴＸＦＩＦＯ中。数据进入Ｒａｄｉｏ后，经过一

系列的硬件处理，最后通过天线向发射无线信号。

接收数据是发送数据的逆过程。Ｒａｄｉｏ从天线接收到无线信号，通过一系列的硬件处理，将信号转换为数据，存放在ＲＸＦＩＦＯ中，再通过ＤＭＡ方式送入ＤＡＴＡ内存区的低１２８字节中，再通过

Ｎ端保持１０ｍｓ的低电平。当复位结束后立即对该

器件进行初始化时，很容易发生错误。所以，进入

００００Ｈ地址后，应首先执行１ｍｓ～１０ｍｓ的软件延

时，然后再进行初始化。

由于模块采用ＲＳ２３２与上位机相连，因此，需要用ＭＡＸ２３２将ＲＳ２３２电平转换为ＴＴＬ电平。

ＵＳＡＲＴ串口将接收到的数据送出。

不难看出，整个数据传输过程大部分都是在

４

程序设计

无线模块的设计包括硬件连接及ＣＣ２４３０软件

ＣＣ２４３０内部完成。这得益于ＣＣ２４３０具有极高的集

成度，是一款片上系统，能够提供较高的系统稳定性和可靠性。ＣＣ２４３０包括了较多的自定义ＳＦＲ寄存器，如何使用好这些ＳＦＲ寄存器较为关键。例如在对ＵＳＡＲＴ的控制操作中，ＣＣ２４３０内部集成的

设计。编写软件程序首先要弄清楚数据在模块中的传输路径及其过程，如图２所示。

图２数据在无线模块中的传输路径

ＵＳＡＲＴ的控制寄存器和状态寄存器分别是ＵｘＵＣＲ

和ＵｘＣＳＲ（其中ｘ可取值为０和１，表示ＣＣ２４３０集成的两个ＵＳＡＲＴ中的一个）。ＵｘＣＳＲ状态字格式和

基于ＣＣ２４３０的串口无线模块的设计

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ＵｘＵＣＲ控制字格式如表１所示。用这两个寄存器可完成ＵＳＡＲＴ的基本设置，如：

ＳＥＴＵ０ＣＳＲ．ＭＯＤＥＳＥＴＵ０ＣＳＲ．ＲＥ

；选择ＵＳＡＲＴ０为ＵＡＲＴ模式；允许ＵＳＡＲＴ０接收数据

ＣＬＲＰ１ＦＧ；清空Ｐ１口的中断标志

；设置ＵＳＡＲＴ０为优先

ＭＯＶＰ２ＳＥＬ，＃００Ｈ

同样，对ＤＭＡ和Ｒａｄｉｏ的操作也有这样功能对ＣＣ２４３０进行程序设计，其实全面的ＳＦＲ寄存器。

就是对其ＳＲＦ寄存器的认识和运用过程，篇幅所限这里不一一赘述。

ＭＯＶＵ０ＵＣＲ，＃１ＦＨ；设置ＵＡＲＴ的帧格式。此格式为

奇偶校验有效，一帧为９位，第９位为偶校验，停止位为高电平，且接收器校验两位停止位，开始位为高电平。

值得注意的是，ＣＣ２４３０串口波特率的设置与一般８０５１不同，因为其内部集成了一个波特率发生器，因此，不需要使用定时器而只需设置相关的

５

系统抗干扰

由于系统所处环境有较强的电磁场干扰，因

此需要进行电磁屏蔽。具体方法为：将模块置于一个铝质外壳中，外壳通过ＲＳ２３２接口与上位机外壳连接，实现接地。铝质外壳相当于一个空心的导体，置于电场中，电力线终止于导体表面，从而有屏蔽电场的作用。铝质外壳也相当于一个屏蔽罩，在高频磁场的作用下产生涡流，而涡流的磁场与原磁场方向相反，从而可屏蔽高频磁场。

ＳＦＲ寄存器ＵｘＢＡＵＤ．ＢＡＵＤ＿Ｍ［７：０］和ＵｘＧＣＲ．

ＢＡＵＤ［４：０］，便可得到系统要求的波特率，其关系式

如下：

其中，Ｆ为系统时钟频率。若Ｆ为３２ＭＨｚ，执行下列语句，得到９６００ｂ／ｓ的串口波特率：

ＭＯＶＵ０ＧＣＲ，＃０８Ｈ

ＭＯＶＵ０ＢＡＵＤ，＃３ＢＨ；设置波特率为９６００ｂ／ｓ

６

结束语

本文所提及的无线模块虽然是针对水阻试验

系统中的数据采集部分进行改造的，但是由于与上位机的连接采用ＲＳ２３２，所以此无线模块也可应用于一般的带ＲＳ２３２串口的数据采集系统。参考文献：

实际上对ＵＳＡＲＴ的操作还包含对其所连接的Ｉ／Ｏ口的设置。设置Ｉ／Ｏ应与硬件密切结合，如：

ＭＯＶＰ１ＳＥＬ，＃３０Ｈ；选择Ｐ１．５，Ｐ１．４为外部功能口ＭＯＶＰ１ＤＩＲ，＃２０Ｈ；选择Ｐ１．５为输出口，Ｐ１．４为输入口

［１］ＣｈｉｐｃｏｎＡＳ．ＣＣ２４３０ＤａｔａＳｈｅｅｔ［ＤＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｉｐｃｏｎ．ｃｏｍ／ｆｉｌｅｓ／ＣＣ２４３０－Ｄａｔａ－Ｓｈｅｅｔ－ｒｅｖ２ｐｏ．ｐｄｆ．２００５．

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●新特器件应用国外电子元器件》《２００７年第４期２００７年４月

ＡＸ８８１８０在嵌入式系统中的应用

李莉１，赵小朴

２

（１．浪潮集团，山东济南２５００１４；２．山东大学鲁能信息科技有限公司，山东济南２５０１００）

摘要：ＡＸ８８１８０是一款高性能低成本的Ｎｏｎ－ＰＣＩ千兆以太网控制器，适用于多种需要高速接入网络的嵌入式系统，如消费电子和家庭网络等。ＡＸ８８１８０内置１０／１００／１０００Ｍｂ／ｓ以太网媒体存取控制器（ＭＡＣ），符合ＩＥＥＥ８０２．３／ＩＥＥＥ８０２．３ｕ／ＩＥＥＥ８０２．３ａｂ协议，可与一般１６／３２位微控制器连接，其操作与ＳＲＡＭ相同。介绍了ＡＸ８８１８０的原理与特性，并给出了具体的应用电路。关

键

词：ＡＸ８８１８０；以太网；嵌入式系统；千兆

文献标识码：Ｂ

文章编号：１００６－６９７７（２００７）０４－００５０－０３

中图分类号：ＴＰ３９３；ＴＰ２１１＋．５

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＥｔｈｅｒｎｅｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡＸ８８１８０ｉｎｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍｓ

ＬＩＬｉ１，ＺＨＡＯＸｉａｏ－ｐｕ２

（１．ＩｎｓｐｕｒＧｒｏｕｐ，Ｊｉｎａｎ２５００１４，Ｃｈｉｎａ；２，ＳｈａｎｄａＬｕｎｅｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｊｉｎａｎ２５０１００，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＡＸ８８１８０ｉｓａｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｏｓｔ－ｅｆｆｅｃｔｉｖｅＮｏｎ－ＰＣＩＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｆｏｒｖａｒｉｏｕｓｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｃｏｎｓｕｍｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄｈｏｍｅｎｅｔｗｏｒｋｍａｒｋｅｔｓｔｈａｔｒｅｑｕｉｒｅａ

ｈｉｇｈｂａｎｄｗｉｄｔｈｏｆｎｅｔｗｏｒｋｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ．ＴｈｅＡＸ８８１８０ｓｕｐｐｏｒｔｓ１６／３２－ｂｉｔＳＲＡＭ－ｌｉｋｅｈｏｓｔｉｎｔｅｒｆａｃｅａｎｄＧｉｇａｂｉｔＥｔｈｅｒｎｅｔＭＡＣ，ｗｈｉｃｈｉｓＩＥＥＥ８０２．３１０Ｂａｓｅ－Ｔ，ＩＥＥＥ８０２．３ｕ１００Ｂａｓｅ－Ｔ，ａｎｄＩＥＥＥ８０２．３ａｂ１０００Ｂａｓｅ－Ｔｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ．Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅ＆ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡＸ８８１８０ａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｉｓｇｉｖｅｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＸ８８１８０；Ｅｔｈｅｒｎｅｔ；ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍｓ；ｇｉｇａｂｉｔ

１

概述

２

内部结构

ＡＸ８８１８０是台湾ＡＳＩＸ公司推出的一款高性能低成本的Ｎｏｎ－ＰＣＩ千兆以太网控制器，符合ＩＥＥＥ８０２．３／ＩＥＥＥ８０２．３ｕ／ＩＥＥＥ８０２．３ａｂ协议，适用于多种

需要高速接入网络的嵌入式系统，在串流媒体、多媒体网络、高频宽传输等领域有广泛的应用，如影音内容分发、ＩＰ机顶盒、数字录放机、ＤＶＤ录放机、高清晰电视、数字媒体转接器、家用网关以及ＩＰ电视等。ＡＸ８８１８０内置１０／１００／１０００Ｍｂ／ｓ以太网媒体存

取控制器（ＭＡＣ），与ＰＨＹ之间采用ＲＧＭＩＩ接口；内置主机接口控制器，可以与１６／３２位主机方便连接，寻址方式与ＳＲＡＭ相同；内置４０ＫＢＳＲＡＭ网络封包缓存器，其中３２ＫＢ用于从ＰＨＹ接收数据包，８ＫＢ用于主机发送数据包到ＰＨＹ，可以用高效方式进行封包的存储、检索与修改；内置２５６字节的配置寄存器，用于主机控制和参数设置；内置ＥＥＰ－

\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"实现ＺｉｇＢｅｅ无线通信设计［Ｊ］．国外电子元器件，［２］胡汉才．单片机原理及接口技术［Ｍ］．北京：清华大

学出版社，２００３．２００５（３）：５９－６２．

收稿日期：２００６－１１－２８［３］隗永安．现代通信原理［Ｍ］．成都：西南交通大学出

咨询编号：０７０４１３版社，２０００．

［４］王秀梅，刘乃安．利用２．４ＧＨｚ射频芯片ＣＣ２４２０