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CC2650硬件设计与开发
1.CC2650系列概述
CC2650系列是德州仪器（TexasInstruments,TI）推出的一款低功耗蓝牙（BluetoothLowEnergy,BLE）SoC（SystemonChip）。该系列芯片集成了高性能的2.4GHz射频收发器、ARMCortex-M3处理器、丰富的片上存储器和多种外设接口，适用于构建各种低功耗无线应用，如可穿戴设备、医疗设备、智能家居等。
1.1主要特点
低功耗：深度睡眠模式下的功耗极低，适合电池供电的设备。
高性能：集成的ARMCortex-M3处理器提供强大的计算能力。
丰富的外设：包括GPIO、UART、I2C、SPI、ADC等，支持多种传感器和外设。
内存：内置192KB的闪存和20KB的RAM，支持复杂的无线应用。
射频性能：支持2.4GHz蓝牙低功耗标准，具有良好的传输距离和抗干扰能力。
开发支持：提供全面的开发工具和软件支持，包括SDK、开发板和示例代码。
2.硬件架构
2.1系统框图
CC2650系列的硬件架构如图1所示，主要包括以下几个部分：
处理器：ARMCortex-M3处理器，运行主应用和蓝牙协议栈。
射频收发器：2.4GHz射频收发器，支持蓝牙低功耗通信。
存储器：192KB闪存和20KBRAM，用于存储程序和数据。
外设接口：包括GPIO、UART、I2C、SPI、ADC等，用于连接各种外设和传感器。
电源管理：内置电源管理模块，支持多种电源模式以降低功耗。
CC2650系统框图
CC2650系统框图
2.2处理器
CC2650系列采用ARMCortex-M3处理器，该处理器具有以下特点：
高性能：支持32位指令集，最高运行频率可达48MHz。
低功耗：多种低功耗模式，如睡眠模式、深度睡眠模式等。
调试支持：支持JTAG和SWD调试接口，方便开发和调试。
2.3射频收发器
CC2650系列的射频收发器支持2.4GHz频段的蓝牙低功耗通信，主要特点包括：
高灵敏度：接收灵敏度可达-96dBm。
低输出功率：发射功率可调，最高可达5dBm。
抗干扰能力强：支持频率跳变和自动重传机制，提高通信可靠性。
2.4存储器
CC2650系列内置192KB的闪存和20KB的RAM，具体用途如下：
闪存：用于存储程序代码和固件。
RAM：用于运行时的数据存储，包括堆栈、全局变量等。
2.5外设接口
CC2650系列提供了多种外设接口，包括：
GPIO：通用输入输出口，用于控制LED、按键等。
UART：通用异步收发传输器，用于与其他设备进行串行通信。
I2C：两线式串行总线，用于连接传感器和内存设备。
SPI：四线式串行总线，用于高速数据传输。
ADC：模数转换器，用于将模拟信号转换为数字信号。
3.硬件设计
3.1电源设计
电源设计是CC2650硬件设计中非常重要的一环。CC2650支持多种电源模式，包括：
工作模式：正常工作模式，电流消耗较大。
睡眠模式：低功耗模式，电流消耗显著降低。
深度睡眠模式：极低功耗模式，适合长时间待机。
3.1.1电源管理模块
电源管理模块负责控制CC2650的电源模式，可以通过软件配置来实现低功耗设计。以下是一个配置电源模式的示例代码：
//配置CC2650进入深度睡眠模式
voidenterDeepSleepMode(void){
//关闭不必要的外设
SysCtrlPeripheralDisable(SYSCTRL_PERIPH_ADC);
SysCtrlPeripheralDisable(SYSCTRL_PERIPH_UART0);
//配置电源模式
PowerMgrSleepModeSet(PM_SLEEP);
//进入深度睡眠
PowerMgrSleep();
}
3.2电路设计
电路设计是CC2650硬件开发的基础，需要考虑以下几个方面：
射频电路：设计射频天线和匹配电路，确保良好的射频性能。
电源电路：设计电源输入和稳压电路，确保稳定的电源供应。
外设接口电路：设计连接传感器和其他外设的接口电路。
3.2.1射频电路设计
射频电路设计主要包括天线设计和匹配网络设计。天线设计需要考虑天线的类型、尺寸和位置，以确保最佳的射频性能。匹配网络设计则用于优化天线和射频收发器之间的阻抗匹配，减少信号反射和损耗。
3.2.1.1天线设计
天线设计需要考虑以下几个参数：
频率：2.4GHz。
阻抗：50欧姆。
尺寸：根据应用需求选择合适的尺寸。
位置：尽量远离其他干扰源，如电池和处理器。
以下是一个简单的天线设计示例：