各種芯片特性對比

1、先簡單的將各種無線收發(fā)芯片做個對比，然后從中選出一個較為合適的芯片在詳細(xì)與CC2540藍(lán)牙芯片作對比。表1 各種無線收發(fā)芯片對比 根據(jù)上表各種芯片的性能對比，結(jié)合一些實(shí)際因素，在這些芯片中我們初步認(rèn)為nRF2401無線收發(fā)一體芯片比較適合。因?yàn)槠渑c藍(lán)牙芯片一樣都是工作在2.4GHz 自由頻段。為此我們在下面將進(jìn)一步將其與CC2540藍(lán)牙芯片做進(jìn)一步的對比，然后從兩者中選出一個更為合適的芯片。下面我們將對比nRF24l01芯片與CC2540藍(lán)牙芯片的優(yōu)缺點(diǎn)表2 CC2540與nRF24L01芯片對比 CC2540芯片簡介： 圖1 CC2540引腳圖從上圖可知，CC2540芯片共有40個引腳，全部

2、引腳可分為I/O端口線引腳、電源線引腳和控制線引腳三類。I/O端口線引腳：CC2540有19個可編程的I/O引腳，p0、p1口是完全的8位口，p2口只有3個可以使用的位。I/O端口的關(guān)鍵特性：（1）可設(shè)置為通常的I/O口，也可設(shè)置為外圍I/O口使用； （2）在輸入時有上拉和下拉能力；（3）19個數(shù)字I/O口引腳都具有響應(yīng)外部的中斷能力。如果需要外部中斷，可對I/O口引腳產(chǎn)生中斷，同時外部的中斷事件也可能被用來喚醒休眠模式。（4）1219腳（即P0_0P0_7）:具有4mA 輸出驅(qū)動能力； 9/11腳（即P1_0P1_1）：具有20mA 輸出驅(qū)動能力； 58腳（P1_2P1_5）、3436腳（P

3、2_0P2_2）、3738腳（P1_6P1_7）:具有4mA 輸出驅(qū)動能力。 表4 控制線引腳功能 用CC2540芯片設(shè)計的藍(lán)牙模塊系統(tǒng)框圖如圖2所示 圖2 藍(lán)牙模塊系統(tǒng)框圖從圖2可以看出外圍電路設(shè)計的設(shè)計主要圍繞主控芯片CC2540核心芯片進(jìn)行設(shè)計。外圍電路主要包括兩個時鐘、電源電路、阻抗匹配電路、通信接口電路、天線等。片內(nèi)供壓方式:1.8V的穩(wěn)壓器外加去耦電容；現(xiàn)實(shí)中可以用40號管腳外加1f的電容來實(shí)現(xiàn)。兩時鐘電路中，一個時鐘電路用工作頻率為32.768kHz 的石英晶振和兩個均為15pF 的電容實(shí)現(xiàn)，石英晶振接芯片管腳 33 和 32，另一個時鐘電路由一個工作頻率為32MHz 的石英晶振

4、和兩個分別為 22pF 和 12pF 的電容實(shí)現(xiàn)，32MHz 的石英晶振接芯片管腳 22 和23。其實(shí)物圖如下圖所示 圖3 CC2540藍(lán)牙模塊nRF24L01 芯片簡介 圖 4 nRF24l01 內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理及管腳 表 5 nRF2401 管腳功能 管腳 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 名稱 CE DR2 CLK2 DOUT2 CS DR1 CLK1 DATA DVDD VSS XC2 XC1 VDD_PA ANT1 ANT2 VSS_PA VDD VSS 管腳功能 數(shù)字輸入 數(shù)字輸出 數(shù)字輸入/輸出 數(shù)字輸出 數(shù)字輸入 數(shù)字輸出 數(shù)

5、據(jù)輸入/輸出 數(shù)字輸入/輸出 功率 功率 模擬輸出 模擬輸入 功率輸出 射頻 射頻 功率 功率 功率 備注 用于激活芯片的接受或發(fā)送模式 數(shù)據(jù)通道 2 接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好輸出，表示可以接受數(shù)據(jù) 接收數(shù)據(jù)通道的時鐘輸出/輸入 接收數(shù)據(jù)通道 2 的輸出 片選用于激活配置模式 該腳輸出可用于表示數(shù)據(jù)通道 1 接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好 在數(shù)據(jù)通道 1 的 3-線接口發(fā)送時鐘輸入和接收的時鐘輸出/輸入 接收通達(dá) 1/發(fā)送數(shù)據(jù)輸入/3-線接口 數(shù)字電源正端，使用時應(yīng)退耦 接地（0V） 晶振接入端 晶振接入端 功率放大器電源端 天線接口 1 天線接口 2 接地（0V） +3V DC 電源端 接地（0V） 19 20 21

6、 22 23 24 IREF VSS VDD VSS PWR_UP VDD 模擬輸入 功率 功率 功率 數(shù)字輸入 功率 參考電流輸入端 接地（0V） +3V DC 電源端 接地（0V） 功率上限 +3V DC 電源端 nRF24L01 其實(shí)物如下圖 圖 5 nRF24l01 無線模塊 用 nRF24l01 芯片設(shè)計無線收發(fā)系統(tǒng)主要包括四部分： 射頻收發(fā)部分、 單片機(jī)控制部分、 接口電路和電源部分 nRF 與 CC2540 藍(lán)牙芯片的比較結(jié)果 （1）硬件方面 CC2540 方案：一般由多個芯片組成，即由 PLL,發(fā)射接收處理，基帶處理等多個芯片 組成，所以硬件相對 nRF 復(fù)雜一點(diǎn)，不過總體來說

7、外圍電路實(shí)現(xiàn)還是不是那么困難。 nRF 方案：只需要數(shù)個外圍元件。 （2）接口方式 CC2540 對時序要求比較嚴(yán)格。 nRF 需要與單片機(jī) SPI 或 I/O 連接。 （3）編程 CC2540:通信協(xié)議和軟件堆棧比較復(fù)雜， 不過 CC2540 內(nèi)部已經(jīng)集成了低功耗藍(lán)牙協(xié)議 棧和基本軟件，所以使用起來簡單方便。 nRF：提供了實(shí)用化的源代碼，使編程相對方便一點(diǎn) （4）功耗 因 CC2540 有 3 中功率模式，且模式之間切換時間短、方便。所以功耗比較低。 結(jié)論： 通過以上性能比較。個人比較傾向于使用 CC2540 藍(lán)牙芯片。首先 CC2540 芯片屬于低 功耗芯片，而且還是一個真正意義上的片上

8、系統(tǒng)，并且顯著降低了成本和物理尺寸。從上面 的表格可以看出 CC2540 各種模式下的功耗電流都特別小，使用壽命長久，所以比較符合我 們要求的低功耗設(shè)計。 而且其還支持固件升級， 可在片上存儲數(shù)據(jù)， 其靈活性將不斷地提高， 同時由于 CC2540 芯片集成了低功耗藍(lán)牙協(xié)議棧， 具有基本的軟件， 這樣使用起來比較方便。 CC2540 芯片還內(nèi)置了微控制處理器，相比于 nRF2401 性能更好一點(diǎn)。綜合考慮，個人認(rèn)為 CC2540 更適合我們所需。 藍(lán)牙天線的類型： （1）倒 F 型天線 顧名思義，倒 F 型天線因其結(jié)構(gòu)與倒置的英文字母 F 相似而得名。如圖 5 所示。其中 （L+H）只有四分之一

9、波長而且在其結(jié)構(gòu)中已經(jīng)包含有接觸地金屬面，可以降低對模塊中接 地金屬米難的敏感度，所以非常適合用在藍(lán)牙模塊裝置中。另外一方面，由于倒 F 型天線 只需要利用金屬導(dǎo)體配合適當(dāng)?shù)酿伨€及天線短路到接地面的位置， 故其制作成本低， 而且可 以直接與 pcb 電路板焊接在一起，一體化設(shè)計。 圖 5 倒 F 型天線 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、可共形、制造成本低、輻射效率高、容易實(shí)現(xiàn)多頻段工作 等。 （2）曲流型天線 因其長度比較難以確定，長度一般比四分之一波長稍長。 （3）陶瓷天線 陶瓷天線是另外一種適合于藍(lán)牙裝置使用的小型化天線。陶瓷天線的種類分為塊狀陶 瓷天線和多層陶瓷天線。 塊狀天線是使用高溫將整塊陶

10、瓷體一次燒結(jié)完成后再將天線的金屬 部分印在陶瓷塊的表面上。 多層天線燒制采用低溫共燒的方式講多層陶瓷迭壓對位后再以高 溫?zé)Y(jié)， 所以天線的金屬導(dǎo)體可以根據(jù)設(shè)計需要印在每一層陶瓷介質(zhì)層上， 如此一來可以有 效縮小天線尺寸，并能達(dá)到隱藏天線目的。由于陶瓷本身介電常數(shù)較 pcb 電路板高，所以使 用陶瓷天線能有效縮小天線尺寸， 在介電損耗方面， 陶瓷介質(zhì)也比 pcb 電路板的介電損失小， 所以非常適合低耗電率的的藍(lán)牙模塊中使用。 陶瓷天線尺寸一般 1210 封裝相當(dāng)， 效果要強(qiáng) 于板載天線。使用亦比較方便，一般有 ANT 接入腳和地腳，在 pcb 設(shè)計時，天線周圍要凈 空就可以了，特別注意不能敷銅。 （4）2.4G 棒狀天線 該天線體積大，但傳輸距離較其他天線要好。 上述四種天線類型都是比較常用的， 但在此次無線藍(lán)牙模塊設(shè)計中， 個人比較傾向