基于CC1020的无线通信模块设计及分析

CC1020天线选择

CC1020可以使用多种型号的天线。近程通信中常使用的天线是单极天线、螺旋型天线和环形天线。本设计使用范围最佳且简单的1/4波长单极天线。

电源管理

CC1020提供了非常灵活的电源管理,以适应电池驱动应用中对功耗的严格要求。低功耗模式通过MAIN寄存器和POWERDOWN寄存器控制。MAIN寄存器中有独立的位,用于控制接收部分、发射部分、频率合成器和晶振。这种独立控制方式使得各个应用的功耗可以优化为最小。由于本设计是单独的无线通信模块,所以对功耗要求不太严格。系统采用5V供电,经过NCP500稳定输出3V电压。

抗干扰措施

无线射频收发系统对电源噪声很敏感,因此设计时采用了无线射频部分和其它电路分开供电的方法。高频器件对于噪声敏感,因此给各部分电源加装了滤波器或稳压器,以减少电源噪声对芯片的干扰。另外,对芯片使用电源监控及看门狗电路,以便大幅度提高整个电路的抗干扰性能。

Chipcon公司提供了射频部分的电路参考设计,射频部分的布局参照了参考设计的布局,同时根据实际情况做了一些改动,以获得最佳效果。CC1020的外围元件很少,其中VCO电感属于关键器件,选用了高精度电感,布局上也尽可能靠近芯片,并且尽可能使两个输入引脚对称,以保证性能。另外,设计时让晶振与芯片引脚尽量靠近,并用地线把时钟区隔离起来,晶振外壳接地并固定,还使用了金属罩对射频部分进行了电磁屏蔽。使用以上措施,保证了系统的可靠运行。

图2 主程序流程框图
　
软件设计

通信协议采用UART格式(一个开始位,负载数据,一个结束位),另外,数据包前有同步码,同步码的作用是使接收端芯片正确识别UART格式的数据。之后要有识别码,识别码用来标志数据开始,如果正确收到识别码,说明可以正确接收数据。如果数据长度不是一定的,则在数据包开始部分加一个长度码,或在数据包结尾部分加特定结束标志。为了应付无线传输中可能出现的数据错误,在数据包最后加一个校验码,这样就可以根据应用需要选择丢掉该包或是要求重发。实际应用中发现,在数据包之后,最好要有１~２个字节的冗余码,否则,最后１个字节的数据很容易受到噪声干扰,造成错误识别。主要流程框图如图2所示。
　　　　
结语

该通信模块具有成本低、通用性强、可扩展性强、可靠性高等特点。可单独使用,也可作为系统拓展模块方便地集成到各种无线测控系统中。