TI CC1110迷你開發(fā)套件加速Sub-GHz項目

德州儀器（TI）CC1110迷你開發(fā)套件是一款價格低廉的全功能開發(fā)套件，可以快速啟動低功耗sub-GHz（868至915 MHz）無線項目。

CC1110迷你開發(fā)套件（見圖1）專為無線報警和安全系統(tǒng)，工業(yè)監(jiān)控和控制應(yīng)用以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的快速原型設(shè)計而設(shè)計。該套件包括兩個SmartRFCC1110-868目標(biāo)板;帶有轉(zhuǎn)換板和電纜的CC調(diào)試器; IAR EW8051嵌入式工作臺的評估版;和PCB天線預(yù)先測試ETSI和FCC合規(guī)性。用戶手冊甚至建議您可以通過切換電阻的位置來添加自己的外部天線。使用包含的源代碼和Gerber文件，可以很容易地將這些電路板重新用于實際應(yīng)用，德州儀器顯然已經(jīng)認真考慮過這些應(yīng)用。

本文將研究電路板的操作和功能以及進行范圍測試，從而產(chǎn)生了一些令人驚訝的結(jié)果。

圖1：CC1110 868-MHz迷你開發(fā)套件。

入門

該套件帶有兩塊預(yù)編程的電路板，測試鏈路采用GFSK調(diào)制，工作頻率為868.3 MHz，比特率為2.4 kbps。鏈路測試使用TI的SimpliciTI協(xié)議建立主從模式之間的點對點通信。

要運行鏈接測試，請在打開每塊電路板后，按下一塊板上的主按鈕，然后按下另一塊板上的從屬按鈕。每塊板都包含紅色和綠色LED，閃爍模式表示其狀態(tài)。打開盒子幾分鐘后，鏈接測試就開始運行了。建立鏈路后，主設(shè)備將數(shù)據(jù)包發(fā)送到從設(shè)備并等待250毫秒進行確認。從設(shè)備保持接收模式，但將確認數(shù)據(jù)包發(fā)送回主設(shè)備。使用預(yù)編程鏈接測試的整個周期大約需要1.3秒，但數(shù)據(jù)速率，時序和功率都可以通過重新編譯源代碼并重新刷新芯片來改變。 TI為此應(yīng)用程序提供了完整的源代碼，開發(fā)人員可以使用IAR Embedded Workbench和CC調(diào)試器輕松修改這兩個代碼，這兩個代碼都包含在套件中。重新刷新需要下載SmartRF Flash編程器，測試需要SmartRF Studio。兩者都是免費的。

收發(fā)器

該套件基于TI的CC1110 RF收發(fā)器（見圖2），包括一個26 MHz單周期8051微控制器，運行頻率為26 MHz。每塊板包含高達32 KB的系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存;高達4 KB的RAM;五個DMA通道;加上ADC，PWM，UART，SPI，I2S，四個定時器; 21個GP I/O引腳;和全速（12 Mbps）USB 2.0控制器。

圖2：CC1110Fx框圖（由德州儀器公司提供）。

收發(fā)器覆蓋782至928 MHz;輸出功率可編程高達10 dBm，數(shù)據(jù)速率可編程高達500 kBaud。接收器靈敏度為868 MHz，額定值為-110 dBm;帶寬是用戶可在58和812 kHz之間編程的。當(dāng)運行GSK為868 MHz，數(shù)據(jù)速率為1.2 kBaud時，相鄰信道抑制為38 dB，飽和度為-14 dB。 TI警告您不要讓主單元和從屬單元接近一米以避免飽和 - 這是前端大開的缺點。

在868 MHz的有源接收模式下，系統(tǒng)時鐘以26 MHz的頻率運行，數(shù)據(jù)速率為1.2 kBaud，CC1110的功耗為19.7 mA（最小值）。切換到-6 dBm輸出功率的發(fā)射模式，芯片僅略微增加 - 20.0 mA，0 dBm輸出增加到21 mA，10 dBm增加到36.2 mA。

CC1110采用四種低功耗模式，在應(yīng)用允許的情況下以不同程度降低電流消耗（數(shù)字為最小值）：

功耗模式0（4.3 mA） - 與活動模式相同但使用CPU沒有運行;系統(tǒng)時鐘為24或26 MHz。

功耗模式1（220μA） - 數(shù)字穩(wěn)壓器開啟。高速RC和晶體振蕩器關(guān)閉，低速晶振或低功耗RC振蕩器正在運行。

功耗模式2（0.5μA） - 數(shù)字穩(wěn)壓器關(guān)閉。高速RC和晶體振蕩器關(guān)閉，低功耗RC振蕩器正在運行。

功耗模式3（0.3μA） - 數(shù)字穩(wěn)壓器關(guān)閉且沒有振蕩器正在運行。

通過修改TI的源代碼來啟動自己的應(yīng)用程序可以節(jié)省大量時間來確定如何編程各種省電模式。

檢查出來

在開始使用源代碼之前，我首先必須安裝IAR Embedded Workbench Evaluation Edition for 8051，它隨套件一起提供。

在嘗試預(yù)編程鏈接測試后，安裝IAR Embedded Workbench，然后下載并安裝SmartRF Studio。將小紅色適配器板插入CC調(diào)試器，另一端插入其中一個目標(biāo)板。接下來，啟動SmartRF Studio并使用隨附的USB電纜將調(diào)試器插入計算機。該軟件應(yīng)立即識別CC1110板。在我的情況下，盡管已經(jīng)購買了一個新套件，它告訴我板上的固件已經(jīng)過時并在進一步更新之前進行了更新。我雙擊下方標(biāo)簽中的CC1110條目，打開了設(shè)備控制面板（參見圖3）。

圖3：CC1100目標(biāo)板的SmartRF設(shè)備控制面板（由德州儀器提供）。

從控制面板，您可以更改幾乎所有CC1110的參數(shù)和寄存器設(shè)置，以優(yōu)化應(yīng)用程序的性能。對于初學(xué)者，您可以查看預(yù)編程范圍測試應(yīng)用程序的操作以及更改頻率，通道間距，數(shù)據(jù)速率等的影響。圖4顯示了連接目標(biāo)板在遠程主板傳輸數(shù)據(jù)包時以連續(xù)接收模式運行默認設(shè)置的圖表。

圖4：處于連續(xù)接收模式的SmartRFCC1110目標(biāo)板（由德州儀器公司提供）。

只需記住，當(dāng)您對一塊電路板進行更改時，您可能需要對另一塊電路板進行相同的更改以維護鏈接。

滾動你自己的

在你可以處理源代碼之前，你必須找到它。它沒有附帶套件，快速入門指南說它可以在CC1110 Mini Dev Kit頁面上找到，但它遠不清楚它的位置。在TI站點上搜索swrc113.zip，然后下載并解壓縮，將源文件復(fù)制到可以方便地找到文件的位置。

接下來啟動IAR Embedded Workbench并打開項目文件smpl_link_srfccxx10.eww。從“項目”菜單中，選擇“全部重建”并檢查是否存在結(jié)果錯誤。然后，您可以根據(jù)需要下載和調(diào)試程序（此時此時不需要）。

要使用TI的SmartRF Flash編程器（參見圖5）而不是IAR工作臺，請啟動它并啟動它它應(yīng)該識別出CC1110和CC調(diào)試器的存在。

選擇嵌入式工作臺在步驟1中啟動的Flash映像文件（。.. Output smpl_link.hex）。

選擇“擦除”，編程并驗證，然后單擊“執(zhí)行操作”。進度條上方的窗口最終應(yīng)顯示為“CC1110 - IDxxx：擦除，編程并驗證確定?！?/p>

重新啟動SmartRF Studio以查看程序的性能。

圖5：完成Flash編程（由德州儀器提供）。

在開發(fā)過程中必須在兩個或三個不同的程序之間切換與完全集成的IDE不同，但是每個工具都做得非常好，并且每個工具都有用。評估和發(fā)展的不同階段。此外，如果您使用Gerber文件，堅持使用電路板布局，并通過修改示例軟件開發(fā)自己的應(yīng)用程序，那么無論如何您都可以快速到達目的地。

2.4 GHz與sub-GHz相比

絕大多數(shù)未經(jīng)許可的低功耗無線設(shè)備工作在2.4 GHz ISM頻段，在某些環(huán)境中，它變得如此擁擠，Wi-Fi，藍牙和其他設(shè)備它有成為“垃圾帶”的危險.5 GHz ISM頻段目前遠沒有那么擁擠，提供更高的速度和更大的帶寬，折衷的是更短的距離和更少的穿透干預(yù)物體的能力。當(dāng)需要更長的范圍時，868 MHz和915 MHz的sub-GHz ISM頻段是首選方案。

除了所有其他考慮因素外，僅將頻率從2.4 GHz降低到868 MHz會大大降低自由空間路徑損耗（FSPL），因為FSPL與頻率的平方成正比：

在進行測距之前，我很好奇這些設(shè)備的理論范圍是什么 - 忽略主要變量，包括地面影響，多徑和近距離金屬三腳架（TI警告您天線長度經(jīng)過優(yōu)化，以反映兩節(jié)AAA電池的存在）。根據(jù)CC1110F32數(shù)據(jù)表并求解d，我假設(shè)：

PR：-110 dBm（最大靈敏度@ 1.2 kBaud）

PT：10 dBm（最大輸出）

GR：0

GT：0

λ：0.346米

使用這些數(shù)字，理論距離d可以達到28 km（在2.4 GHz時為10 km），這對于任何使用有損PCB貼片天線的設(shè)備都非常樂觀，特別是靠近金屬三腳架（下一節(jié)）。是時候進行真實世界的測試了。

范圍測試

瀏覽快速入門指南后，我讓兩塊電路板在幾分鐘內(nèi)運行預(yù)編程鏈接測試。我在房子周圍嘗試了大量2.4 GHz套件失敗的范圍測試 - 當(dāng)它沒有讓它感到煩惱時，我在附近的街道上戶外嘗試，將從屬設(shè)備放在三腳架上并將主設(shè)備放在車窗外因為我慢慢開車。在沒有山頂?shù)那闆r下我能走得最遠的地方是兩個街區(qū)，而且仍然沒有丟包的跡象。這個大型PCB天線 - 更不用說一個不錯的輸出功率水平 - 似乎做得很好。

接下來，我開車到了一條平直的長路上 - 這在德克薩斯州中部并不難找到。我將奴隸單元安裝在一個大約12英尺的佛陀三腳架上（見圖6），然后繼續(xù)開走。在開始丟包之前，我得到了大約三分之一英里 - 大約1500英尺或500米 - ;在鏈接丟失之前不超過幾秒鐘（30英里/小時）。轉(zhuǎn)過身來，我驚訝地發(fā)現(xiàn)鏈接已經(jīng)重新建立，如果你在主設(shè)備超時前60秒內(nèi)回到范圍內(nèi)，就會發(fā)生這種情況。我回去并重復(fù)測試，結(jié)果相同。

圖6：家庭，家庭的范圍。

我認為500米對于帶有PCB天線的低功耗設(shè)備來說是相當(dāng)令人印象深刻的 - 而且對于sub-GHz設(shè)備來說也是一個很好的理由。我也很欣賞TI工程師可以輕松 - 甚至鼓勵您 - 在PA輸出旁邊添加一個F連接器來連接外部天線。有了高增益的Yagis和小Pas，我可能會建立一個與下一個縣的通信鏈接。