各種芯片特性對(duì)比(精)

1、先簡(jiǎn)單的將各種無(wú)線收發(fā)芯片做個(gè)對(duì)比，然后從中選出一個(gè)較為合適的芯片在詳細(xì)與CC2540藍(lán)牙芯片作對(duì)比。表1各種無(wú)線收發(fā)芯片對(duì)比芯甘擔(dān)崢械白如1REJ9”BC41HxcreiCU4W工作也盛.9-3.tV2.4-5V2.5-J.4VI.J-5.5V2.7?JV教排足的可以n摟單片機(jī)朗口使用H以或黎卷郎*機(jī)暇LL敷粥無(wú)需顯襦斷特里碼，般率高旭巴提揍單耳機(jī)申J-敦如需昊更沏斷將攜碼.徽津他不能直揍擅色M機(jī)中.瑯善嘉他魅沏斯潞編碼.豉串低不愜宜就接單”機(jī)中.要照同斯特般M鞋聿低不隹在拯植電卅機(jī)6口，政據(jù)得作蛀抑斯特M碼，效率低用人斯。功單4-5dBm+12dBm+5dlJni+143加發(fā)射檎KF電如切

2、|向&5in苒1-fthAi4LmA捺受模&F電幃12JmACiXKMtbps)6.8mAAlk8mA7M5mA4ClmA速率E或56版即V&SJtKbps4外都調(diào)w2,4Kbps，內(nèi)代調(diào)制M跖，M甑趾1外闡題件能最的5U不511個(gè)M九一根長(zhǎng)線的35r25中根據(jù)上表各種芯片的性能對(duì)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(wú)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?cè)谙旅鎸⑦M(jìn)一步將其與CC2540藍(lán)牙芯片做進(jìn)一步的對(duì)比，然后從兩者中選出一個(gè)更為合適的芯片。下面我們將對(duì)比nRF24l01芯片與CC2540藍(lán)牙芯片的優(yōu)缺點(diǎn)表2CC2540

3、與nRF24L01芯片對(duì)比CC25405號(hào)-口-ldnounR_BIASAVDD4AVDD1AVDD2RF_NRF_PAVDD3XOSCQ2X05C_01WDD5圖1CC2540引腳圖從上圖可知，CC2540芯片共有40個(gè)引腳，全部引腳可分為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(gè)可編程的I/O引腳，p0、pl口是完全的8位口，p2口只有3個(gè)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(shí)有上拉和下拉能力；（3）19個(gè)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(duì)I/O口引

4、腳產(chǎn)生中斷，同時(shí)外部的中斷事件也可能被用來(lái)喚醒休眠模式。(4)1219腳(即P0_0P0_7):具有4mA輸出驅(qū)動(dòng)能力；9/11腳(即P1_0P1_1)：具有20mA輸出驅(qū)動(dòng)能力；58腳(P1_2P1_5)、3436腳(P2_0P2_2)、3738腳(P1_6P1_7):具有4mA輸出驅(qū)動(dòng)能力。引腳號(hào)功能21為模擬電路連接2.53.6V24為模擬電路連接2.53.6V27為模擬電路連接2.53.6V28為模擬電路連接2Q-3.6Y29為模擬電路連接2Q-3.6Y31為模擬電路連接2Q-3.6Y40提供的去耦電壓，此電壓不為外電路所使用39為I/O提供2m3.村工作電壓10為I/O提供2m3.村

5、工作電壓表4控制線引腳功能引腳號(hào)功能21為模擬電路連接2.53.6V24為模擬電路連接2.53.6V27為模擬電路連接2.53.6V28為模擬電路連接2.。-m629為模擬電路連接2.。-m631為模擬電路連接2.。-m640提供1.SV的去耦電壓，此電壓不為外電路所使用39為I/O提供2d3.村工作電壓10為I/O提供2d3.村工作電壓引腳號(hào)功能用CC2540芯片設(shè)計(jì)的藍(lán)牙模塊系統(tǒng)框圖如圖2所示引腳號(hào)功能21為模擬電路連接2Q7.6V24為模擬電路連接2Q7.6V27為模擬電路連接2Q7.6V28為模擬電路連接2.0。6V:29為模擬電路連接2.0。6V31為模擬電路連接2.0。6V40提供

6、LEV的去耦電壓，此電壓不為外電路所使用圖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(jì)的設(shè)計(jì)主要圍繞主控芯片CC2540核心芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)。外圍電路主要包括兩個(gè)時(shí)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(hào)管腳外加必的電容來(lái)實(shí)現(xiàn)。兩時(shí)鐘電路中，一個(gè)時(shí)鐘電路用工作頻率為32.768kHz的石英晶振和兩個(gè)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(gè)時(shí)鐘電路由一個(gè)工作頻率為32MHz的石英晶振和兩個(gè)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3CC2540藍(lán)牙模塊n

7、RF24L01芯片簡(jiǎn)介圖4nRF24l01內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理及管腳表5nRF2401管腳功能管腳123456789101112131415161718名稱CEDR2CLK2DOUT2CSDR1CLK1DATADVDDVSSXC2XC1VDD_PAANT1ANT2VSS_PAVDDVSS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)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(shí)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

8、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(shí)鐘輸入和接收的時(shí)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(shí)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）+3VDC電源端接地（0V）192021222324IREFVSSVDDVSSPWR_UPVDD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）+3VDC電源端接地（0V）功率上限+3VDC電源端nRF24L01其實(shí)物如下圖圖5nRF24l01無(wú)線模塊用nRF24l01芯片設(shè)計(jì)無(wú)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

9、片的比較結(jié)果（1）硬件方面CC2540方案：一般由多個(gè)芯片組成，即由PLL,發(fā)射接收處理，基帶處理等多個(gè)芯片組成，所以硬件相對(duì)nRF復(fù)雜一點(diǎn)，不過總體來(lái)說外圍電路實(shí)現(xiàn)還是不是那么困難。nRF方案：只需要數(shù)個(gè)外圍元件。（2）接口方式CC2540對(duì)時(shí)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(lái)簡(jiǎn)單方便。nRF：提供了實(shí)用化的源代碼，使編程相對(duì)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(shí)間短、方便。所以功耗比較低。結(jié)論：通過以上性能比較。個(gè)人比較傾向

10、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(gè)真正意義上的片上系統(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(zhǎng)久，所以比較符合我們要求的低功耗設(shè)計(jì)。而且其還支持固件升級(jí)，可在片上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，其靈活性將不斷地提高，同時(shí)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(lái)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(gè)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

11、所示。其中（L+H）只有四分之一波長(zhǎng)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(duì)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(jì)。圖5倒F型天線優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhǎng)度比較難以確定，長(zhǎng)度一般比四分之一波長(zhǎng)稍長(zhǎng)。（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(duì)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(jì)需要印在每一層陶瓷介質(zhì)層上，如此一來(lái)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(jì)時(shí)，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