CN102299720A - 一种基于cc2530的无线射频模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于CC2530的无线射频模块。本发明包括CC2530外围电路模块，射频模块、外围接口模块。CC2530外围电路模块包括第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3，第四电容C4，第五电容C5，第六电容C6，第七电容C7，第八电容C8，第九电容C16，第十电容C17，第十一电容C18，第十二电容C19，第十三电容C20，第一电阻R1，第一晶振Y1、第二晶振Y2，第一芯片U1CC2530，第一连接器P3。本发明组网方便，响应时间，通信范围广、兼容性强。

Description

一种基于CC2530的无线射频模块

技术领域

本发明属于无线传感通信技术领域，涉及一种无线射频模块电路。

背景技术

目前，在化工生产企业对人员和危险品进行跟踪定位，对危险的生产流程进行监控，对矿山井下人员定位都可以通过无线传感器网络来实现。目前广泛使用的定位技术GPS只能用在室外环境，定位精度只能达到十米左右，而通过无线传感器网络的定位技术则可将定位精度提高几个数量级。可用于物流产品或人员的室内定位跟踪。

目前无线传感器网络用的最普遍的技术是采用802.15.4作为底层协议，采用zigbee应用层协议。也有采用802.11（无线局域网协议）的网络协议如基于Wifi 技术的无线传感网。采用802.11系列协议的好处是速度高，如802.11a可以达到100多兆，但是缺点是功耗高并只能用1对多的多路访问协议。而802.15.4则具有低功耗、自组织等优点。其它无线技术如红外和激光互联技术则一般只适合在视距范围互联。

对车间人员进行定位，考虑到成本以及功耗，所以选择ZigBee作为技术背景。基于CC2530芯片进行开发设计，CC2530是用于IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的一个真正的片上系统（SOC）解决方案。它能够以非常低的材料成本建立强大的网络节点,以完成能对节点的精确定位跟踪。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，设计一种高可靠性适用于工业场景的无线定位系统的射频模块。

本发明分为：CC2530外围电路模块，射频模块、外围接口模块。 

所述的CC2530外围电路模块包括第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3，第四电容C4，第五电容C5，第六电容C6，第七电容C7，第八电容C8，第九电容C16，第十电容C17，第十一电容C18，第十二电容C19，第十三电容C20，第一电阻R1，第一晶振Y1、第二晶振Y2，第一芯片U1 CC2530，第一连接器P3。

第一芯片U1的10、39、21、24、27、28、29、31号引脚为数字电源输入引脚接第一电感L1的一端，第一芯片U1的10、39、21、24、31号引脚分别通过第二电容C2，第一电容C1，第三电容C3，第四电容C4和第七电容C7接地，第一芯片U1的27、28、29同时通过第五电容C5、第六电容C6并联接地，第一电感L1的一端通过第八电容C8接地，第一电感的另一端连接第一连接器P3的7、9号引脚，第一芯片U1的1、2、3、4、41号引脚接地；第一芯片U1的32、33号引脚分别接第二晶振Y2两端，同时第一芯片U1的32、33号引脚又分别通过第九电容C16，第十电容C17接地，第一芯片U1的22、23号引脚分别接第一晶振Y1，同时第一芯片U1的22、23号引脚又分别通过第十二电容C19、第十一电容C18接地，第一芯片U1的40号引脚通过第十三电容C20接地,第一芯片U1的30号引脚通过第一电阻R1接地。

所述的射频模块包括第十四电容C9，第十五电容C10，第十六电容C11，第十七电容C12，第十八电容C13，第十九电容C14，第二十电容C15，第一天线E1，第二电感L2，第三电感L3，第四电感L4。

第一芯片U1的25、26号引脚分别接第十四电容C9、第十五电容C10的一端，第十四电容C9、第十五电容C10的另一端接在第二电感L2的两端，第十四电容C9的另一端接第十六电容C11的一端，同时通过第三电感L3接地，第十六电容C11的另一端接第四电感L4和第十九电容C14的一端，同时通过第十七电容C12接地，第十九电容C14的另一端接天线E1，同时通过第二十电容C15接地，第四电感L4的另一端接第十五电容C10的另一端，同时通过第十八电容C13接地。

所述的外围接口模块包括第一接口P3，第二接口P2，第三接口P1。

第一连接器P3的7、9号引脚接第一电感L1的另一端向第一芯片U1提供电源，第一连接器P3的15号引脚接第一芯片U1的12号引脚，第一连接器P3的17号引脚接第一芯片U1的9号引脚，第一连接器P3的19号引脚接第一芯片U1的36号引脚，第一连接器P3的18号引脚接第一芯片U1的15号引脚，第一连接器P3的其余引脚悬空；第二连接器P2的1、19号引脚接地，第二连接器P2的2、8号引脚悬空，第二连接器P2的3号引脚接第一芯片U1的16号引脚，第二连接器P2的5号引脚接第一芯片U1的19号引脚，第二连接器P2的7号引脚接第一芯片U1的18号引脚，第二连接器P2的9号引脚接第一芯片U1的17号引脚，第二连接器P2的11号引脚接第一芯片U1的37号引脚，第二连接器P2的13号引脚接第一芯片U1的9号引脚，第二连接器P2的15号引脚接第一芯片U1的14号引脚，第二连接器P2的17号引脚接第一芯片U1的13号引脚，第二连接器P2的4号引脚接第一芯片U1的8号引脚，第二连接器P2的6号引脚接第一芯片U1的11号引脚，第二连接器P2的10号引脚接第一芯片U1的35号引脚，第二连接器P2的12号引脚接第一芯片U1的34号引脚，第二连接器P2的14号引脚接第一芯片U1的7号引脚，第二连接器P2的16号引脚接第一芯片U1的6号引脚，第二连接器P2的18号引脚接第一芯片U1的5号引脚，第二连接器P2的20号引脚接第一芯片U1的38号引脚；第三连接器P1的2号引脚接第一芯片U1的16号引脚，第三连接器P1的1号引脚接第一芯片U1的15号引脚。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：组网方便：4个参考接点就可以用于定位；响应时间：短估算时间小于40us；单个节点通信范围达到63.75乘63.75米；兼容性强：兼容Zigbee专业开发系统所有软硬件；定位精度：小于3米～5米，环境良好可达到1米。

附图说明

    图1为本发明电路图。

具体实施方式

下面结合附图做详细说明。

如图1所示，CC2530外围电路模块包括第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3，第四电容C4，第五电容C5，第六电容C6，第七电容C7，第八电容C8，第九电容C16，第十电容C17，第十一电容C18，第十二电容C19，第十三电容C20，第一电阻R1，第一晶振Y1第二晶振Y2，第一芯片U1CC2530，第一连接器P3。

第一芯片U1的10、39、21、24、27、28、29、31号引脚为数字电源输入引脚接第一电感L1的一端，第一芯片U1的10、39、21、24、31号引脚分别通过第二电容C2，第一电容C1，第三电容C3，第四电容C4和第七电容C7接地，第一芯片U1的27、28、29同时通过第五电容C5、第六电容C6并联接地，第一电感L1的一端通过第八电容C8接地，第一电感的另一端连接第一连接器P3的7、9号引脚，第一芯片U1的1、2、3、4、41号引脚接地；第一芯片U1的32、33号引脚分别接第二晶振Y2两端，同时第一芯片U1的32、33号引脚又分别通过第九电容C16，第十电容C17接地，第一芯片U1的22、23号引脚分别接第一晶振Y1，同时第一芯片U1的22、23号引脚又分别通过第十二电容C19、第十一电容C18接地，第一芯片U1的40号引脚通过第十三电容C20接地,，第一芯片U1的30号引脚通过第第一电阻R1接地。

AVDD5/AVDD_SOC，AVDD_DREG接电压源VDD，分别接滤波电容C3和C1。DVDD为数字电源输入引脚，为IO口提供2.0-3.6V的电源，须旁接一个滤波电容C2。AVDD_DREG为数字电源输入引脚，向电压调节器核心提供2.0-3.6V的电压，须旁接一个滤波电容C1。DCOUPL提供1.8V去耦电压，此电压不为外电路所使用，须旁接一个去耦电容C20。Y1为外接32MHz的专用于2.4GHz射频电路的晶振，其旁路电容C19、C18为22PF用来为32M晶振提供一个合适的工作电流。

如图1所示射频模块包括第十四电容C9，第十五电容C10，第十六电容C11，第十七电容C12，第十八电容C13，第十九电容C14，第二十电容C15，第一天线E1，第二电感L2，第三电感L3，第四电感L4。

第一芯片U1的25、26号引脚分别接第十四电容C9、第十五电容C10的一端，第十四电容C9、第十五电容C10的另一端接在第二电感L2的两端，第十四电容C9的另一端接第十六电容C11的一端，同时通过第三电感L3接地，第十六电容C11的另一端接第四电感L4和第十九电容C14的一端，同时通过第十七电容C12接地，第十九电容C14的另一端接天线E1，同时通过第二十电容C15接地，第四电感L4的另一端接第十五电容C10的另一端，同时通过第十八电容C13接地。

芯片CC2530的接收器是基于低，中频结构之上的，从天线接收的RF信号经低噪声放大并经下变频变为2MHz的中频信号。中频信号经滤波、放大，在通过A/D转换器变为数字信号。自动增益控制，信道过滤，解调在数字域完成以获得高精确度及空间利用率。集成的模拟通道滤波器可以使工作在2.4GHz波段的不同系统良好的共存。

如图1所示外围接口模块包括第一接口P3，第二接口P2，第三接口P1。

第一连接器P3的7、9号引脚接第一电感L1的另一端向第一芯片U1提供电源，第一连接器P3的15号引脚接第一芯片U1的12号引脚，第一连接器P3的17号引脚接第一芯片U1的9号引脚，第一连接器P3的19号引脚接第一芯片U1的36号引脚，第一连接器P3的18号引脚接第一芯片U1的15号引脚，第一连接器P3的其余引脚悬空；第二连接器P2的1、19号引脚接地，第二连接器P2的2、8号引脚悬空，第二连接器P2的3号引脚接第一芯片U1的16号引脚，第二连接器P2的5号引脚接第一芯片U1的19号引脚，第二连接器P2的7号引脚接第一芯片U1的18号引脚，第二连接器P2的9号引脚接第一芯片U1的17号引脚，第二连接器P2的11号引脚接第一芯片U1的37号引脚，第二连接器P2的13号引脚接第一芯片U1的9号引脚，第二连接器P2的15号引脚接第一芯片U1的14号引脚，第二连接器P2的17号引脚接第一芯片U1的13号引脚，第二连接器P2的4号引脚接第一芯片U1的8号引脚，第二连接器P2的6号引脚接第一芯片U1的11号引脚，第二连接器P2的10号引脚接第一芯片U1的35号引脚，第二连接器P2的12号引脚接第一芯片U1的34号引脚，第二连接器P2的14号引脚接第一芯片U1的7号引脚，第二连接器P2的16号引脚接第一芯片U1的6号引脚，第二连接器P2的18号引脚接第一芯片U1的5号引脚，第二连接器P2的20号引脚接第一芯片U1的38号引脚；第三连接器P1的2号引脚接第一芯片U1的16号引脚，第三连接器P1的1号引脚接第一芯片U1的15号引脚；

本发明的射频模块通过外围接口与主板相连组成网关或与电源板相连组成定位节点。该电路的具体工作过程：电源输入端VDD输入3.3V电压，经稳压滤波后给射频芯片CC2530供电；晶振Y1、Y2分别为射频芯片提供32MHz工作时钟和12MHz的休眠时钟，射频的输入输出端口是独立的，他们分别两个普通的PIN脚：RF_P和RF_N，RF_P和RF_N分别为正RF负RF信号输入接口。CC2530不需要外部传送、接收开关，其开关已集成在芯片内部；在发射模式下，数据可以通过外围接口模块输入，位映射和调制是根据IEEE 802.15.4的规范来完成的，调制和扩频通过数字方式完成，被调制的基带信号经过D/A转换器再由单边带调制器进行低通滤波和直接上变频变为射频信号，经由天线E1发送；接收模式下，信号由天线E1接收经过滤波稳压后输入给射频芯片，通过外围引脚与主板或电源基板通信。

无线定位系统设计主要包括：网关、参考节点和定位节点。

网关的作用是用来建立网络，配置参考节点信息，接收定位节点数据，并通过它为桥梁连接计算机，和计算机通过串口线连接通讯。一个Zigbee网络中只允许有一个网关。网关由一个CC2430模块和一块底板组成，

参考节点是一个固定位置的参考点，为定位点通过一个参考位置和信号强度值，在定位系统中，直接连接在电池板上，通电便可以使用。参考节点使用的芯片是CC2530

定位节点，通过获取参考节点数据，利用自身的定位算法来计算自己的位置。在定位系统中，和参考点相同，直接连接在电池板上，通电便可以使用。定位节点使用的芯片为CC2531。

Claims (1)

1.一种基于CC2530的无线射频模块，包括CC2530外围电路模块，射频模块、外围接口模块，其特征在于：

所述的CC2530外围电路模块包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C16、第十电容C17、第十一电容C18、第十二电容C19、第十三电容C20、第一电阻R1、第一晶振Y1、第二晶振Y2、第一芯片U1和第一连接器P3；

第一芯片U1的10、39、21、24、27、28、29、31号引脚为数字电源输入引脚接第一电感L1的一端，第一芯片U1的10、39、21、24、31号引脚分别通过第二电容C2，第一电容C1，第三电容C3，第四电容C4和第七电容C7接地，第一芯片U1的27、28、29同时通过第五电容C5、第六电容C6并联接地，第一电感L1的一端通过第八电容C8接地，第一电感的另一端连接第一连接器P3的7、9号引脚，第一芯片U1的1、2、3、4、41号引脚接地；第一芯片U1的32、33号引脚分别接第二晶振Y2两端，同时第一芯片U1的32、33号引脚又分别通过第九电容C16，第十电容C17接地，第一芯片U1的22、23号引脚分别接第一晶振Y1，同时第一芯片U1的22、23号引脚又分别通过第十二电容C19、第十一电容C18接地，第一芯片U1的40号引脚通过第十三电容C20接地,第一芯片U1的30号引脚通过第一电阻R1接地，所述的第一芯片U1型号为CC2530；

所述的射频模块包括第十四电容C9、第十五电容C10、第十六电容C11、第十七电容C12、第十八电容C13、第十九电容C14、第二十电容C15、第一天线E1、第二电感L2、第三电感L3和第四电感L4；

第一芯片U1的25、26号引脚分别接第十四电容C9、第十五电容C10的一端，第十四电容C9、第十五电容C10的另一端接在第二电感L2的两端，第十四电容C9的另一端接第十六电容C11的一端，同时通过第三电感L3接地，第十六电容C11的另一端接第四电感L4和第十九电容C14的一端，同时通过第十七电容C12接地，第十九电容C14的另一端接天线E1，同时通过第二十电容C15接地，第四电感L4的另一端接第十五电容C10的另一端，同时通过第十八电容C13接地；

所述的外围接口模块包括第一接口P3，第二接口P2和第三接口P1；

第一连接器P3的7、9号引脚接第一电感L1的另一端向第一芯片U1提供电源，第一连接器P3的15号引脚接第一芯片U1的12号引脚，第一连接器P3的17号引脚接第一芯片U1的9号引脚，第一连接器P3的19号引脚接第一芯片U1的36号引脚，第一连接器P3的18号引脚接第一芯片U1的15号引脚，第一连接器P3的其余引脚悬空；第二连接器P2的1、19号引脚接地，第二连接器P2的2、8号引脚悬空，第二连接器P2的3号引脚接第一芯片U1的16号引脚，第二连接器P2的5号引脚接第一芯片U1的19号引脚，第二连接器P2的7号引脚接第一芯片U1的18号引脚，第二连接器P2的9号引脚接第一芯片U1的17号引脚，第二连接器P2的11号引脚接第一芯片U1的37号引脚，第二连接器P2的13号引脚接第一芯片U1的9号引脚，第二连接器P2的15号引脚接第一芯片U1的14号引脚，第二连接器P2的17号引脚接第一芯片U1的13号引脚，第二连接器P2的4号引脚接第一芯片U1的8号引脚，第二连接器P2的6号引脚接第一芯片U1的11号引脚，第二连接器P2的10号引脚接第一芯片U1的35号引脚，第二连接器P2的12号引脚接第一芯片U1的34号引脚，第二连接器P2的14号引脚接第一芯片U1的7号引脚，第二连接器P2的16号引脚接第一芯片U1的6号引脚，第二连接器P2的18号引脚接第一芯片U1的5号引脚，第二连接器P2的20号引脚接第一芯片U1的38号引脚；第三连接器P1的2号引脚接第一芯片U1的16号引脚，第三连接器P1的1号引脚接第一芯片U1的15号引脚。

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