0 引言

　　現(xiàn)在，無線通信技術已經(jīng)成為人們日益關注的問題之一。zigbee采用ieee802.15.4標準，利用全球共用的2.4 ghz公共頻率進行無線測量和系統(tǒng)監(jiān)控，而且具有明顯的低成本、低功耗、網(wǎng)絡節(jié)點多、傳輸距離遠等優(yōu)勢。目前，zigbee技術已被視為替代有線監(jiān)視和控制網(wǎng)絡領域最有前景的技術之一。為此，本文論述了一種基于cc2430芯片的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的設計方法。

　　1 zigbee簡介

　　zigbee是一種基于ieee802.15.0標準的短距離、低速率無線網(wǎng)絡技術，該無線連接技術主要解決低成本、低功耗、低復雜度、低傳輸速率、近距離的設備聯(lián)網(wǎng)應用，主要用于無線傳感器網(wǎng)絡和測量控制方面。國際上，ieee802.15.4工作組及zigbee聯(lián)盟共同致力于該無線連接技術的推廣工作，其中，ieee802.15.4工作組主要負責制定zigbee物理層及mac層協(xié)議．其余協(xié)議主要參照和采用現(xiàn)有標準，以便于今后不同廠商設備的互聯(lián)互通；zigbee聯(lián)盟則負責高層應用及市場推廣工作。于2002年成立的zigbee聯(lián)盟如今已經(jīng)吸引了上百家芯片公司、無線設備公司加入。此外，freescale、ti等國際巨頭也都已推出了比較成熟的zigbee開發(fā)平臺。

　　zigbee標準是基于802.15.4協(xié)議棧而建立的，它具備了強大的設備聯(lián)網(wǎng)功能，并支持三種主要的自組織無線網(wǎng)絡類型，即星型結構、網(wǎng)狀結構(mesh)和簇狀結構(cluster tree)，其中網(wǎng)狀結構具有很強的網(wǎng)絡健壯性和系統(tǒng)可靠性。

　　zigbee協(xié)議比藍牙、gsm、wi-fi更加簡單實用，表1列出了zigbee同其它無線網(wǎng)絡的比較。

　　2總體設計

　　為了進行模塊化的設計，本文采用了基于通用異步收發(fā)模式(uart)接口的設計，以便方便的通過此接口將stim(智能傳感器接口模塊)和該無線模塊連接在一起，從而發(fā)送用戶的數(shù)據(jù)。

　　為了能夠方便在線調試，并測試串口的數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)設計分為兩個部分：一是cc2430部分，該部分采用四層板小型化設計，上面只有cc2430芯片和部分外圍器件；另一部分是測試底板，該板采用兩層板設計，包含usb與uart接口、指示燈、復位和調試接口等。這樣的設計既可以從usb接口截取電源，還可以使計算機調試uart更加方便，同時還可以簡化射頻板的設計，使射頻板部分可以更加通用。 圖1所示是測試底板的電路原理圖，系統(tǒng)中cc2430的應用電路原理圖如圖2所示。

　　3 cc2430芯片簡介

　　cc2430／cc2431是芯片巨人ti公司收購無線單片機公司chipcon后推出的全新概念新一代zigbee無線單片機系列芯片。cc2430是一款真正符合ieee802.15.4標準的片上soc zigbee產品。cc2430除了包括rf收發(fā)器外，還集成了加強型8051mcu、32／64／128 kb的flash內存、8 kb的ram、以及adc、dma、看門狗等。cc2430可工作在2.4 ghz頻段，采用低電壓(2.0～3.6 v)供電且功耗很低(接收數(shù)據(jù)時為27 ma，發(fā)送數(shù)據(jù)時為25 ma)，其靈敏度高達-91 dbm、最大輸出為+0.6 dbm、最大傳送速率為250 kbps。

　　cc2430的外圍元件數(shù)目很少，它使用一個非平衡天線來連接非平衡變壓器，以使天線性能更加出色。電路中的非平衡變壓器由電容c309、c311和電感l(wèi)301、l302、l303組成，整個結構可滿足rf輸入／輸出匹配電阻(50 ω)的要求。內部t／r交換電路用于完成lna和pa之間的交換。r200、r201為偏置電阻，其中r200主要用于為32 mhz的晶體振蕩器提供合適的工作電流，通過r201可為芯片內部射頻部分提供精密電流參考源。選用一只32 mhz的石英諧振器和兩只電容(c210、c211)可以構成32 mhz晶體振蕩器電路。芯片內部的電壓穩(wěn)壓器可為所有1.8 v電壓的引腳和內部電源供電，c214、c209、c200等為去耦電容，主要用于電源濾波，以提高芯片的工作穩(wěn)定性。cc2430芯片的主要特點如下：

　　◇內含高性能和低功耗的8051微控制器核；
　　◇集成有符合ieee802.15.4標準的2.4 ghz的rf無線電收發(fā)機；
　　◇具有優(yōu)良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾能力。
　　◇休眠模式時僅0.9μa的流耗，可用外部中斷或rtc喚醒系統(tǒng)：待機模式時的電流消耗少于0.6μa，也可以用外部中斷喚醒系統(tǒng)；
　　◇硬件支持csma／ca功能；
　　◇具有較寬的電壓范圍(2.0～3.6 v)；
　　◇具有數(shù)字化的rssi／lqi支持和強大的dma功能；
　　◇具有電池監(jiān)測和溫度感測功能；
　　◇內部集成有14位模數(shù)轉換的adc；
　　◇集成有aes安全協(xié)處理器；
　　◇帶有2個可支持幾組協(xié)議的usart，以及1個符合ieee 802.15.4規(guī)范的mac計時器。同時帶有1個常規(guī)16位計時器和2個8位計時器。
　　◇具有強大和靈活的開發(fā)工具。

　　4程序設計

　　限于篇幅。這里對于軟件的設計只做簡短的介紹。作者購買的是ti公司的cc2430開發(fā)套件，其中包括調試板和軟件�，F(xiàn)在，ti已經(jīng)免費提供原來昂貴的zigbee協(xié)議棧，并且會有不斷的更新和完善。此外，該套件還有一些實用的例子，利用它們可