分享CC400：单芯片高性能频收发器

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?单芯片频收发器 ?高灵敏度（典型值-110dBm） ?可编程输出功率高达25mW（14dBm） ?体积小（SSOP-28包装） ?低电源电压（27V至33V） ?所需的外部组件很少 ?FSK调制 ?相位噪声极低 ?数据速率高达96kbps ?适用于窄带和宽带系统 ?适用于跳频协议 ?频率锁定指示器 ?开发工具包可用 ?易于使用的软件（SmartRFStudio），用于生成CC400配置数据 应用 ?UHF线数据发机和接收机 ?线报警和安全系统 ?315426429433MHzISMSRDband系统 ?销售点终端 ?远程控制系统 ?家庭安全和自动化 ?低功耗遥测 ?AMR–自动抄表 ?环境控制 产品描述 CC400是一款单芯片高性能、半双工、FSK、UHF收发器，专为低功耗和低电压线应用而。该电路主要适用于315、418和433MHz的ISM（工业、科学和医疗）频段，但可以很容易地编程为在300-500MHz范围内的其他频段运行。 CC400的主要操作参数可以通过串行接口编程，从而使CC400成为一个非常灵活和易于使用的组件。在典型的系统中，CC400将与微控制器和一些外部源元件一起使用。 CC400基于Chipcon的SmartRF?技术。 电路说明 图1:CC400的简化框图。 CC400的简化框图如图1所示。仅显示信号引脚。 在接收模式下，CC400被配置为传统的外差接收机。RF输入信号由低噪声放大器（LNA）放大，并由混频器（mixer）下变频到中频（IF）。在中频阶段（IFSTAGE），该下变频信号在被送入解调器（DEMOD）之前被放大和滤波。作为一种选择，可以使用外部中频滤波器来提高性能。解调后，CC400在引脚DIO上输出原始数字解调数据。解调数据的同步和比较终确认由接口数字系统（微控制器）完成。 在发模式下，压控振荡器（VCO）输出信号直接馈送到功率放大器（PA）。RF输出由馈送到引脚DIO的数字比特流进行频移键控（FSK）。内部TR开关电路使天线接口和匹配非常容易。 频率合成器产生本地振荡器信号，该信号在接收模式下被馈送到混频器，在PA内部通信模式下被馈送到混频器。频率合成器由晶体振荡器（XOSC）、相位检测器（PD）、电荷泵（chargepump）、VCO和分频器（R和N）组成。外部晶体必须连接到XOSC，VCO需要一个带有变容二极管道的外部LC谐振电路。为了灵活性，环路滤波器是外部的。 对于芯片配置，CC400包括一个3线数字串行接口（CONTROL）。 配置概述 CC400可以配置为现不同应用的比较佳性能。通过可编程配置寄存器可以编程以下关键参数： ?接收传输模式。 ?频输出功率电平。 ?功率放大器工作等级（A、AB、B或C）。 ?频率合成器关键参数：频输出频率、FSK调制频率分离（偏差）、晶体振荡器参考频率。 ?断电上电模式。 ?在断电模式下打开或关闭参考振荡器（打开时，频率合成器的启动时间更短）。 ?中频（IF）可以使用片上滤波器限制在60kHz或200kHz，也可以使用外部滤波器限制在455kHz。 ?可以选择数据速率。 ?合成器锁定指示模式。可以启用禁用锁定检测。启用后，可以选择两种锁定检测模式，“单稳态”或连续。 ?在接收模式下，解调器的预充电可用于现更的稳定时间。 配置软件 Chipcon将为CC400用户提供一个程序SmartRFStudio（Windows界面），该程序根据用户对各种参数的选择生成所有必要的CC400配置数据。根据选择，生成8个十六进制数字。这些十六进制数将是配置CC400时微控制器的必要输入。此外，该程序将为用户提供PLL运算滤波器和输入输出匹配电路所需的组件值。 图2显示了CC400配置软件的用户界面。 图2:SmartRFStudio用户界面。 3线串行接口 CC400通过简单的3线接口（STROBE、PDATA和CLOCK）编程。CC400的完整配置需要每个16位的8个数据帧。因此，时钟频率为2MHz时，完整配置所需的时间将小于100μs。将设备设置为断电模式只需要发送一帧，因此耗时不到10μs。 在每个写入周期中，PDATA线上发送16位。每个数据帧的个比较高有效位（位15、位14和位13）是地址位。Bit15是地址的MSB，作为首位发送。 编程的时序PDATA上的数据时钟是在CLOCK的负边缘上完成的。当16位中的比较后一位（位0）被加载时，STROBE脉冲必须先变高后变低才能加载数据。 配置数据在编程断电模式后有效，但在电源关闭时效。切换模式时，只需要对不同的帧进行编程。 微控制器接口 在典型的系统中，CC400将与微控制器连接。该微控制器必须能够： ?通过3线串行接口（PDATA、STROBE、CLOCK）将CC400编程为不同模式。 ?使用双向数据引脚DIO进行操作。 ?对解调器输出进行过采样（在引脚DIO上），恢复与际数据速率对应的时钟，并对曼彻斯特编码数据进行数据鉴定。 ?要发送的数据必须进行曼彻斯特编码。 ?微控制器可以从引脚lock监测频率锁定状态。 ?微控制器可以选择对接收器进行预充电，以减少开启时间。 连接微控制器 微控制器使用3个输出引脚作为串行接口（PDATA、STROBE和CLOCK）。双向引脚用于传输数据和接收数据（DIO）。可选地，可以使用另一个引脚来监测LOCK信号。当PLL锁定时，此信号为逻辑电平高。 数据传输 要发送的数据必须进行曼彻斯特编码（也称为双相电平编码）。曼彻斯特码确保信号具有FSK解调器所需的恒定DC分量。曼彻斯特代码基于转换；“0”编码为从低到高的转换，“1”编码为高到低的转换。当DIO为逻辑高电平时，传输较高的FSK频率。当DIO较低时，会传输较低的频率。 请注意，使用低端LO时，接收器数据输出会反转，这是SmartRFStudio的默认设置。 数据接收 解调器（DIO）的输出是数字信号（在0V和VDD之间交替）。对于小输入信号，该信号上会有一些噪声，位于数字信号的边缘。该信号的数据速率可达96kbps。由于曼彻斯特编码，信号的基频也为96kHz。建议对解调器输出频率进行4-8倍的过采样。即96kbps的采样频率应至少为40-80kHz。对于较低的采样率，可以降低采样频率。 在典型应用中，数据输出由微控制器采样，并存储在累积寄存器中。该寄存器的长度通常为4-8位（取决于过采样率）。数据的资格（决定信号是“0”还是“1”）可以基于将0的数量与1的数量进行比较。有关更多详细信息，请参阅应用说明AN008“CC400CC900的过采样和数据决策”。