摘要：本文根據(jù)實際需要，在實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)基本功能的前提下，選用功耗較低的CC1120芯片作為無線收發(fā)單元。在分析CC1120功能特性并介紹嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS—III的基礎(chǔ)上，闡述如何實現(xiàn)基于STM32F103ZE平臺的CC1120驅(qū)動程序。
引言
隨著頻率資源的日趨緊張，短距離無線通信按窄帶化趨勢發(fā)展。無線數(shù)傳模塊一般由微處理器和收發(fā)芯片組成，本文所設(shè)計的窄帶數(shù)傳模塊的微處理器采用了STM32F103ZE芯片，收發(fā)芯片選用了TI公司新推出的CC1120，CC1120通過SPI串行總線協(xié)議與MCU相連接。同時，采用了可移植、可植入ROM、可裁剪、搶占式的實時多任務操作系統(tǒng)μC/OS—III作為軟件平臺。
1 系統(tǒng)硬件電路
1.1 CC1120的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
CC1120是TI公司專為經(jīng)濟高效的無線系統(tǒng)在低功耗和低電壓操作下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計的一款完全集成的單芯片無線收發(fā)器。該芯片主要應用于ISM(工業(yè)、科學和醫(yī)療)以及SRD(短程設(shè)備)頻帶。CC1120的主要特性有：體積小，超低功耗，可配置數(shù)據(jù)速率(1.2～200kbps)，可編程控制輸出功率(步長為0.5 dB，最高功率16 dBm)，接收機靈敏度高(1.2 kbps數(shù)據(jù)速率下為123 dBm)，還支持2FSK、2GFSK、4FSK、4GFSK、MSK、ASK、OOK及模擬FM多種調(diào)制方式等。
CC1120的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。CC1120具有一個低功耗IF接收機，低噪聲放大器(LNA)將接收到的RF、信號放大，并在求積分(I和Q)過程中被降壓轉(zhuǎn)換至中頻(IF)。在IF下，I/Q信號被ADC數(shù)字化。自動增益控制(AGC)、精確信道濾波和調(diào)制解調(diào)位/數(shù)據(jù)包同步均以數(shù)字方式完成。CC1120的發(fā)射器部分基于RF頻率直接合成，頻率合成器包括一個完全片上LC VCO和一個90°相位轉(zhuǎn)換器，用來在接收模式下向降壓轉(zhuǎn)換混頻器生成I和Q本振信號。一個4線SPI串行接口用于配置數(shù)據(jù)和緩沖區(qū)存取。數(shù)字基帶包括了對信道配置、數(shù)據(jù)包處理以及數(shù)據(jù)緩沖的支持。
1.2 CC1120的配置特性
配置寄存器的讀、寫操作時序如圖2所示。通過一個4線串行SPI兼容接口(SI、SO、SCLK和CSn)可對CC1120進行配置，該接口還可用于讀取和寫入緩沖數(shù)據(jù)。SPI接口上的所有數(shù)據(jù)傳輸均以最高位開始。
SPI接口上的所有事務均以一個報頭字節(jié)作為開始，該字節(jié)包含一個R/W位、一個突發(fā)存取位(B)以及一個6位地址(A5～A0)，報頭字節(jié)幀格式如圖3所示。在SPI總線上傳輸數(shù)據(jù)期間，CSn引腳必須保持低電平，否則傳輸就會被取消。拉低CSn電平時，在開始傳輸該報頭字節(jié)以前，MCU必須等待，直到SO引腳變?yōu)榈碗娖綖橹?。這表明，芯片正在運行。除非芯片處在SLEEP或XOFF狀態(tài)，否則SO引腳總會在CSn變?yōu)榈碗娖揭院罅⒓醋優(yōu)榈碗娖健?span style="line-height:1.5;">
CC1120的寄存器空間主要作為CC1120的頻率、數(shù)據(jù)速率、中頻等大部分參數(shù)的配置。而擴展寄存器大部分為芯片配置輔助測試寄存器(只讀)，少部分為配置寄存器(可讀寫)。指令選通用于芯片狀態(tài)切換和沖刷RX/TXFIFO。128字節(jié)TX FIFO和128字節(jié)RX FIFO均通過0x3F地址進行存取。當R/W位為0時，則TX FIFO被存取;當R/W位為1時，則RX FIFO被存取。其中，TXFIFO為只寫，而RX FIFO為只讀。寄存器地址映射如圖4所示。
