内嵌8051的FSK收发器芯片CC1010
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关键词：无线收发器；微控制器；FSK C1010
１ 芯片封装及引脚功能
ＣＣ１０１０是基于Ｃｈｉｐｃｏｎ＇ｓ Ｓｍａｒｔ ＲＦ技术、内嵌８０５１单片机且带有３２ｋＢ Ｆｌａｓｈ 程序存储器的单片可编程ＵＨＦ收发器芯片。它仅需要少数几个外接元件，因而外围电路连接十分简单，特别适合计算机遥测遥控、安防、家庭自动化、汽车仪表数据读取等无线数据发射／接收系统中使用。ＣＣ１０１０采用ＴＱＦＰ－６４封装，各引脚功能如表１所列。
表1 CC1010引脚功能
| 引 脚 | 符 号 | 功 能 |
| 1,2,6,12,15 | AVDD | 模拟电路电源（用于ADC，混频器，IF，LNA，PA） |
| 3,7,8,9,16,17,22,64 | AGND | 模拟电路地 |
| 4 | RF-IN | 射频信号输入（AC耦合） |
| 5 | RF-OUT | 射频信号输出到天线 |
| 10 | L1 | VCO谐振回路接入端 |
| 11 | L2 | VCO谐振回路输入端 |
| 13 | CHP_OUT | 通过该端充电泵电流输出到回路滤波器 |
| 14 | R_BIAS | 接偏置电阻（82kΩ,±1%） |
| 18 | XOSC_Q1 | 3～24MHz晶振输入 |
| 19 | XOSC_Q2 | 3～24MHz晶振输出 |
| 20 | XOSC32_Q2 | 32kHz晶振输出 |
| 21 | XOSC32_Q1 | 32kHz晶振输入 |
| 23，24，32，41，49 | DGND | 数字地 |
| 25 | POR_E | 电源导驼复位使能端，0为不使能电源导通复位；1为使能电源导通复位 |
| 26，35，36，37，38，39，42，45，53，54，55 | P1.0P1.4，P2.2，P2.3,P2.5,P1.5,P1.6,P1.7,P2.6,P2.7 | 8051 I/O |
| 27，28 | P2.0,P2.1 | 8051 I/O和RXD1（O），TXD1（O） |
| 29，30，31，46，47，48 | P3.5，p3.4,P3.3,P3.2,P3.1,P3.0 | 8051 I/O和PWM3 T1（I），PWM2（O）T0（I），INT1（I），INT0（I），TXD0（O），RXD0（I） |
| 33，34，51，52 | P0.0,P0.1,P0.2,P0.3 | 8051 I/O和SCK（O），MO（O）SI（I），MI（I）SO（O） |
| 40，50 | DVDD | 数字电源 |
| 58 | PROG | 8051 I/O |
| 59 | RESET | 8051 I/O |
| 60 | DVDD | 8051 I/O |
| 61 | AD0 | 8051ADC输入0 |
| 62 | AD1 | 8051ADC输入1 |
| 63 | AD2 | 8051ADC输入，2，RSSI（O）IF（O） |
２ 内部结构与工作原理
ＣＣ１０１０芯片内含微控制器和收发器电路。其中微控制器以８０５１为核心，同时内嵌３２ｋＢ Ｆｌａｓｈ、２０４８＋１２８Ｂｙｔｅ ＳＲＡＭ、３通道１０ｂｉｔ ＡＤＣ、４定时器／２ＰＷＭｓ、 ２ＵＡＲＴｓ、ＲＴＣ、看门狗、ＳＰＩ、ＤＥＳ编码和２６个通用Ｉ／Ｏ，芯片收发器部分的内部结构框图如图１所示。其中接收器部分由低噪声放大器（ＬＮＡ）、混频器（ＭＩＸＥＲ）、中频放大器（ＩＦ）、解调器（ＭＯＤＥＭ）、解码器（ＣＯＤＥＣ）组成。发射器部分由功率放大器（ＰＡ）、ＰＬＬ（ＶＣＯ、充电泵、分频器）等电路组成。在接收模式中，ＣＣ１０１０被配置成超外差式接收机。ＲＦ输入信号被低噪声放大器放大，并经混频器变换成中频（ＩＦ）。在中频级，经变换的信号在送入解调器之前被放大和滤波，然后将解调器输出的数字数据送入微控制器进行处理。
在发射模式下，芯片内部压控振荡器（ＶＣＯ）的输出信号直接送入功率放大器，ＲＦ输出是由微控制器的数字比特流频移键控形成的。其频率合成器产生的本振信号在接收模式时被送到混频器?ＭＩＸＥＲ??然后在发射模式时馈送到功率放大器。芯片中的频率合成器由晶体振荡器、相位检波器、充电泵、ＶＣＯ和分频器组成。外接晶体必须连接到芯片的ＸＯＳＣ端，同时ＶＣＯ也需要外接一个外部电感。具体设计时，ＣＣ１０１０芯片的工作状态设置一般由芯片内的微控制器来完成。
3 应用电路设计
不同工作频率下，ＣＣ１０１０外围电路的元器件参数值也不完全相同，表２所列是不同频率时的具体参数。ＣＣ１０１０的典型应用电路图如图２所示。
表2 不同工作频率时的元器件参数值
| ltem | 315MHz | 433MHz | 868MHz | 915MHz |
| C31 | TBDpF，5%,COG,0603 | 10pF,5%,COG,0603 | 8.2pF,5%,COG,0603 | 8.2pF,5%,COG,0603 |
| C41 | TBDpF,5%,COG,0603 | 6.8pF,5%,COG,0603 | Not used | Not used |
| C42 | TBDpF,5%,COG,0603 | 8.2pF,5%,COG,0603 | 10PF,5%，COG,0603 | 10pF,5%,COG,0603 |
| C171 | 18pF,5%,COG,0603 | 18pF,5%,COG,0603 | 18pF,5%,COG,0603 | 18pF,5%,COG,0603 |
| C181 | 18pF,5%,COG,0603 | 18pF,5%,COG,0603 | 18pF,5%,COG,0603 | 18pF,5%,COG,0603 |
| L32 | TBDnH,10%,0805 | 68nH,10%,0805(Coilcraft 0805CS-680XKBC) | 12nH,10%,0805(Coilcraft 0805CS-120XKBC) | 12nH,10%,0805(Coilcratf0805CS-120XKBC) |
| L41 | TBDnH,10%,0805 | 6.2nH,10%,0805(Coilcraft0805HQ-6N2XKBC) | 2.5mnH,10%,0805(Coilcraft0805CS-120XKBC) | 2.5nH,10%,0805(Coilcraft0805HQ-2N5XKBC) |
| L101 | TBDnH,5%,0805 | 27nH,10%,0805(KoaKL732ATE27NJ) | 3.3nH,5%,0805(KoaKL732ATE3N3C) | 3.3nH,5%,0805(KoaKL732ATE3N3C) |
| R131 | 82kΩ,1%,0603 | 82kΩ,1%,0603 | 82kΩ,1%,0603 | 82kΩ,1%,0603 |
| XTAL | 14.7456MHz crystal,16pF load | 14.7456MHz crystal,16pF load | 14.7456MHz crystal,16pF load | 14.7456MHz crystal,16pF load |
为使用户能够得到最好的性能，设计时可使用可编程组态寄存器，具体可编程的关键参数如下：
●接收和发射模式?
●ＲＦ输出功率电平?
●频率合成关键参数（如ＲＦ输出频率，ＦＳＫ调制频率分离偏差，晶振基准频率）?
●低功耗模式?
●基准振荡器在低功耗模式中启动或关闭?
●数据速率和数据形式选择等。
图2 CC1010应用电路图
利用Ｃｈｉｐｃｏｎ Ｃｏｍｐｏｎｏｎｔｓ公司提供给ＣＣ１０１０用户一个Ｓｍａｒｔ ＲＦ Ｓｔｕｄｉｏ （Ｗｉｎｄｏｗｓ界面）软件的可选择产生设置ＣＣ１０１０工作状态所需的数据，这些数据必须输入到微控制器中，然后通过编程输入到ＣＣ１０１０的可编程组态寄存器中，以完成对ＣＣ１０１０工作状态的设置。同时Ｓｍａｒｔ ＲＦ Ｓｔｕｄｉｏ 也可以给用户提供ＰＬＬ回路和输入／输出匹配电路所需的元件参数。
由于ＣＣ１０１０的应用电路通常工作在较高的频率，因而对ＰＣＢ的板面设计较为敏感。为此，Ｃｈｉｐｃｏｎ仔细地设计了ＣＣ１０１０ＥＭ评估板的ＰＣＢ板面，用户可以拷贝并运用于自己的ＰＣＢ设计中。ＰＣＢ采用４层板，材料为ＦＲ－４。ＰＣＢ厚１．６ｍｍ，第１层是顶部，４层在底部。第１层和第４层用来布局电路导线，２层是接地板，３层是电源布线板。所有没有用作布线的面积均应用铜填满并连接到地以提供ＲＦ屏蔽。地板通过通孔与所有的层连接在一起。ＣＣ１０１０的去耦电容和ＶＣＯ电感（Ｌ１０１）应放在底板面，其它元器件则应放在第１层。
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