項(xiàng)目5圖書館剩余座位顯示裝置CC2530無線射頻

RF內(nèi)核

CC2530作為一款片上系統(tǒng)的芯片，集成了增強(qiáng)型8051內(nèi)核和RF無線射頻模塊。其中RF無線射頻模塊是CC2530的核心部分。它控制模擬無線電模塊，并且在MCU和無線電之間提供一個(gè)接口。通過此接口可以實(shí)現(xiàn)發(fā)送命令、讀取狀態(tài)和自動(dòng)對(duì)無線電事件排序的功能。

CC2530的無線射頻RF內(nèi)核包括以下幾個(gè)部分：FSM子模塊控制、調(diào)制/解調(diào)器、幀過濾和源匹配、頻率合成器、命令選通處理器、無線電RAM和定時(shí)器2（MAC定時(shí)器）。RF內(nèi)核CC2530的無線射頻RF內(nèi)核包括以下幾個(gè)部分：FSM子模塊控制、調(diào)制/解調(diào)器、幀過濾和源匹配、頻率合成器、命令選通處理器、無線電RAM和定時(shí)器2（MAC定時(shí)器）。FSM子模塊控制RF收發(fā)器的狀態(tài)：發(fā)送和接收FIFO、動(dòng)態(tài)受控的模擬信號(hào)。其中FSM子模塊有3個(gè)基本功能：（1）FSM用于為事件提供正確的順序；（2）并且為解調(diào)器的輸入幀提供分布的處理，比如讀幀長(zhǎng)度、計(jì)算收到的字節(jié)數(shù)、檢查FCS、處理自動(dòng)回復(fù)的確認(rèn)幀；（3）FSM控制在調(diào)制器/解調(diào)器和RAM的TXFIFO和RXFIFO之間傳輸數(shù)據(jù)。CC2530的無線射頻RF內(nèi)核包括以下幾個(gè)部分：FSM子模塊控制、調(diào)制/解調(diào)器、幀過濾和源匹配、頻率合成器、命令選通處理器、無線電RAM和定時(shí)器2（MAC定時(shí)器）。調(diào)制器負(fù)責(zé)按照IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)把原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為I/Q信號(hào)發(fā)送到發(fā)送器DAC。解調(diào)器負(fù)責(zé)從收到的信號(hào)中檢索無線數(shù)據(jù)。幀過濾和源匹配通過執(zhí)行所有操作支持RF內(nèi)核中的FSM，按照IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行幀過濾和源地址匹配。頻率合成器負(fù)責(zé)為RF信號(hào)產(chǎn)生載波。命令選通處理器負(fù)責(zé)處理CPU發(fā)出的所有命令，并且自動(dòng)執(zhí)行CSMA/CA機(jī)制。無線電RAM負(fù)責(zé)發(fā)送數(shù)據(jù)的TXFIFO（發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)）和接收數(shù)據(jù)的RXFIFO（接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)）。定時(shí)器2用于無線電事件計(jì)時(shí)，以捕獲輸入數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳。定時(shí)器2在睡眠模式下也保持計(jì)數(shù)。幀處理CC2530的數(shù)據(jù)幀處理按照數(shù)據(jù)幀格式來處理，數(shù)據(jù)幀格式分為：發(fā)送數(shù)據(jù)幀格式接收數(shù)據(jù)幀格式同步頭也稱物理同步頭，由兩部分組成：幀引導(dǎo)序列幀開始界定符幀引導(dǎo)序列由4個(gè)字節(jié)的“0”組成；幀開始界定符時(shí)RF自動(dòng)發(fā)送的，并且固定不變，即使軟件也不能改變此項(xiàng)內(nèi)容。同步頭由硬件自動(dòng)產(chǎn)生。幀載荷由三部分組成：幀長(zhǎng)度域MAC數(shù)據(jù)幀頭MAC幀負(fù)載其中幀長(zhǎng)度域決定需要發(fā)送的字節(jié)數(shù)；MAC數(shù)據(jù)幀頭用于判別數(shù)據(jù)幀的幀類型；MAC負(fù)載為MAC層的發(fā)送的具體數(shù)據(jù)。

幀尾主要負(fù)責(zé)幀校驗(yàn)序列，如果用戶設(shè)置了相應(yīng)的寄存器，幀尾域存儲(chǔ)在一個(gè)單獨(dú)的16位寄存器中。幀尾域可以通過軟件產(chǎn)生，也可以通過硬件部分產(chǎn)生。如果在寄存器中設(shè)置了AUTOCRC，那么幀尾域由硬件自動(dòng)產(chǎn)生；如果沒有設(shè)置AUTOCRC，那么幀尾域由軟件產(chǎn)生。發(fā)送數(shù)據(jù)幀產(chǎn)生過程如下：（1）產(chǎn)生并自動(dòng)傳輸幀引導(dǎo)序列和幀開始界定符。（2）傳輸幀長(zhǎng)度域指定的字節(jié)數(shù)。（3）計(jì)算并自動(dòng)傳輸幀尾。接收數(shù)據(jù)幀處理接收方在接收到數(shù)據(jù)后，除了對(duì)接收的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行處理之外，還發(fā)送一個(gè)確認(rèn)幀給發(fā)送方。接收到的數(shù)據(jù)幀以及確認(rèn)幀的幀結(jié)構(gòu)如所示：接收方在接收到數(shù)據(jù)之后需要做以下操作：由硬件自動(dòng)移除同步頭。包括幀引導(dǎo)序列和幀開始界定符。通過軟件讀取寄存器獲得傳輸數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。通過軟件過濾MAC數(shù)據(jù)幀頭和MAC負(fù)載獲得用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)。硬件自動(dòng)檢查幀尾，并把結(jié)果存放入接收的數(shù)據(jù)組幀中。如果接收數(shù)據(jù)無誤發(fā)送確認(rèn)幀。確認(rèn)幀幀結(jié)構(gòu)由5部分組成：確認(rèn)幀的幀引導(dǎo)序列幀開始界定符幀長(zhǎng)度MAC數(shù)據(jù)幀頭幀尾確認(rèn)幀的長(zhǎng)度一般是5個(gè)字節(jié)，即每一部分占有一個(gè)字節(jié)的空間。注意FIFO訪問FIFO訪問的主要功能是用于數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收緩存，F(xiàn)IFO訪問分為：TXFIFO訪問

TXFIFO可以保存128字節(jié)，一次只能有一個(gè)幀。幀可以在不產(chǎn)生TX下溢的情況下且在執(zhí)行發(fā)送命令之前或之后進(jìn)行緩沖。有兩種方式將數(shù)據(jù)幀寫入到TXFIFO中。通過寫RFD寄存器的方式將數(shù)據(jù)幀寫入到TXFIFO中。通過使能FRMCTRL1.IGNORE_TX_UNDERF位，可以直接將數(shù)據(jù)寫入到無線存儲(chǔ)器的RAM區(qū)域，它保存TXFIFO。RXFIFO訪問

RXFIFO可以保存一個(gè)或多個(gè)收到的幀，但是總的字節(jié)數(shù)不能多于128字節(jié)。如果要讀取RXFIFO中的數(shù)據(jù)則要通過讀取RFD寄存器來獲得。從RFD獲得的數(shù)據(jù)第一個(gè)字節(jié)為讀取的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。RXFIFO訪問

RXFIFO可以保存一個(gè)或多個(gè)收到的幀，但是總的字節(jié)數(shù)不能多于128字節(jié)。如果要讀取RXFIFO中的數(shù)據(jù)則要通過讀取RFD寄存器來獲得。從RFD獲得的數(shù)據(jù)第一個(gè)字節(jié)為讀取的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。在對(duì)RXFIFO進(jìn)行操作的過程中，可能會(huì)發(fā)生上溢或下溢的情況。當(dāng)RXFIFO接收到的數(shù)據(jù)超過128字節(jié)時(shí)，RXFIFO將產(chǎn)生溢出，此種溢出被稱為上溢；當(dāng)RXFIFO為空的時(shí)候，且軟件從RXFIFO中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生溢出，此種溢出被稱為下溢。接收端的溢出可以通過設(shè)置寄存器標(biāo)志來判定，并且溢出還可以產(chǎn)生錯(cuò)誤中斷。RF中斷RF中斷有兩種情況RF數(shù)據(jù)發(fā)送/接收完成中斷發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)幀的幀開始界定符SFD域成功發(fā)送一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀后，即將產(chǎn)生一個(gè)中斷；接收數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)幀的幀開始界定符SFD域成功接收一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)接收中斷。RF錯(cuò)誤中斷。RF錯(cuò)誤中斷即溢出中斷，溢出中斷又分為上溢和下溢。當(dāng)數(shù)據(jù)對(duì)FIFO進(jìn)行操作過程中，只要發(fā)生溢出便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷。

兩種中斷由相應(yīng)的中斷寄存器來設(shè)置。注意RF寄存器RF寄存器RF數(shù)據(jù)操作寄存器R幀過濾寄存器地址匹配寄存器幀處理寄存器RF中斷寄存器RF數(shù)據(jù)操作寄存器RF數(shù)據(jù)操作寄存器RFD寄存器用于數(shù)據(jù)發(fā)送或接收過程中對(duì)數(shù)據(jù)緩存，當(dāng)把要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入到此寄存器中即將數(shù)據(jù)寫入到TXFIFO中；當(dāng)接收到數(shù)據(jù)后，從該寄存器中讀取數(shù)據(jù)時(shí)即將數(shù)據(jù)從RXFIFO中讀取出來。位名稱復(fù)位R/W描述7~0RFD[7~0]0x00R/W發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入此寄存器即寫入到TXFIFO中，當(dāng)讀取該寄存器時(shí)，即從RXFIFO中讀取數(shù)據(jù)。RF數(shù)據(jù)操作寄存器發(fā)送過程首先需要確定需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)寫入到RFD中。接收端要讀取RFD中的數(shù)據(jù)首先要獲得接收數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，接收數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度是RFD的第一個(gè)字節(jié)。獲得數(shù)據(jù)長(zhǎng)度之后將數(shù)據(jù)從RFD中取出。幀過濾寄存器有：幀過濾寄存器FRMFILT0幀過濾寄存器FRMFILT1幀過濾寄存器的主要功能是幀過濾功能的使能或禁止，接受或過濾各種幀類型的數(shù)據(jù)。FRMFILT0寄存器主要用于幀過濾功能的開啟或禁止，過濾幀控制域、設(shè)置節(jié)點(diǎn)為PAN協(xié)調(diào)器等。位名稱復(fù)位R/W描述7-0R/W保留?？偸菍?。6~4FCF_RESERVED_MASK[2~0]000R/W用于過濾幀控制域(FCF)的保留部分。FCF_RESERVED_MASK[2~0]與FCF[9~7]。如果結(jié)果非零，且?guī)^濾使能，該幀被拒絕。3~2MAX_FRAME_VERSION[1~0]11R/W用于幀過濾控制域（FCF）的幀版本域。如果FCF[13~12]高于MAX_FRAME_VERSION且?guī)^濾使能，該幀被拒絕。1PAN_COORDINATORR/W當(dāng)設(shè)備時(shí)一個(gè)PAN協(xié)調(diào)器，必須設(shè)置為高，以接受沒有目標(biāo)地址的幀0：設(shè)備不是PAN協(xié)調(diào)器1：設(shè)備是PAN協(xié)調(diào)器0FRAME_FILTER_EN1R/W使能幀過濾0：禁止幀過濾1：使能幀過濾幀過濾寄存器FRMFILT1主要負(fù)責(zé)MAC數(shù)幀類型接收控制功能，通過不同的設(shè)置可以選擇接收或拒絕各個(gè)類型的數(shù)據(jù)幀。位名稱復(fù)位R/W描述7ACCEPT_FT_4TO7_RESERVED0R/W定義是否接受保留幀。保留幀的幀類型為命令幀、確認(rèn)幀、數(shù)據(jù)幀或信標(biāo)幀。0：拒絕

1：接收6ACCEPT_FT_3_MAC_CMD1R/W定義是否接受MAC命令幀。0：拒絕

1：接收5ACCEPT_FT_2_ACK1R/W定義是否接受確認(rèn)幀。0：拒絕

1：接收4ACCEPT_FT_1_DATA1R/W定義是否接受數(shù)據(jù)幀。0：拒絕

1：接收3ACCEPT_FT_0_BEACON1R/W定義是否接受信標(biāo)幀。0：拒絕

1：接收2~1MODIFY_FT_FILTER00R/W在執(zhí)行幀類型過濾之前，此位用于修改一個(gè)收到幀類型域。修改不影響寫到RXFIFO中的幀00：不變

01：顛倒MSB10：設(shè)置MSB為011：設(shè)置MSB為10-0R/W保留，總是寫0。幀處理寄存器幀處理寄存器有：幀處理寄存器FRMCTRL0幀處理寄存器FRMCTRL1幀寄存器主要負(fù)責(zé)幀校驗(yàn)序列、確認(rèn)幀的傳輸。FRMCTRL0寄存器控制CRC校驗(yàn)設(shè)置、確認(rèn)幀回復(fù)、信號(hào)強(qiáng)度設(shè)置和接收/發(fā)送模式選擇。位名稱復(fù)位R/W描述7APPEND_DATA_MODE0R/W當(dāng)AUTOCRC=1時(shí)，該位設(shè)置如下：0：RSSI+CRC_OK位和7位相關(guān)值附加到每個(gè)收到幀的末尾。1：RSSI+CRC_OK位SRCRESINDEX附加到每個(gè)收到幀的末尾。6AUTOCRC1R/W在TX中1：硬件檢查一個(gè)CRC-16，并添加到發(fā)送幀。不需要寫最后2個(gè)字節(jié)到TXBUF。0：沒有CRC-16附加到幀。幀的最后兩個(gè)字節(jié)必須手動(dòng)產(chǎn)生并寫到TXBUF（如果沒有發(fā)生TX下溢）在RX中：1：硬件檢查一個(gè)CRC-16，并以一個(gè)16位狀態(tài)字寄存器代替RX_FIFO，包括一個(gè)CRC_OK位。狀態(tài)字可通過APPEND_DATA_MODE控制。0：幀的最后2個(gè)字節(jié)（CRC-16域）存儲(chǔ)在RXFIFO，CRC校驗(yàn)（如果有必須手動(dòng)完成）5AUTOACK0R/W定義無線電是否自動(dòng)發(fā)送確認(rèn)幀。0：AUTOACK禁用1：AUTOACK使能4ENERGY_SCAN0R/W定義RSSI寄存器是否包括自能量掃描使能以來最新的信號(hào)強(qiáng)度或峰值信號(hào)強(qiáng)度0：最新的信號(hào)強(qiáng)度1：峰值信號(hào)強(qiáng)度

3~0RX_MODE[1~0]00R/W設(shè)置RX模式00：一般模式，使用RXFIFO01：保留10：RXFIFO循環(huán)忽略RXFIFO的溢出，無限接收11：和一般模式一樣，除了禁用符號(hào)搜索。當(dāng)不用于找到符號(hào)可以用于測(cè)量RSSI或CCA。

1~0TX_MODE[1~0]00R/W設(shè)置TX的測(cè)試模式00：一般操作，發(fā)送TXFIFO01：保留，不能使用10：TXFIFO循環(huán)忽略TXFIFO的溢出和讀循環(huán)，無線發(fā)送11：發(fā)送來自CRC的偽隨機(jī)數(shù)，無限發(fā)送

幀處理寄存器FRMCTRL1主要負(fù)責(zé)設(shè)置TX溢出設(shè)置位名稱復(fù)位R/W描述7~3-00000R0保留2PENDING_OR0R/W定義輸出確認(rèn)幀的未決數(shù)據(jù)位總是設(shè)置為1，或者由FSM和地址過濾控制。0：未決數(shù)據(jù)位由主要FSM和地址過濾控制。1：未決數(shù)據(jù)位總是1.1IGNORE_TX_UNDERF0R/WTX溢出設(shè)置。0：一般TX操作。檢測(cè)TX溢出，將終止TX。1：忽略TX溢出。發(fā)送長(zhǎng)度域給定的字節(jié)數(shù)0SET_RXENMASK_ON_TX1R/W定義STXON設(shè)置RXENABLE寄存器的的第14位。0:不影響RXENABLE1:設(shè)置RXENABLE的第14位。用于向后兼容CC2420RF中斷寄存器RF有20個(gè)中斷源，對(duì)應(yīng)3個(gè)中斷屏蔽寄存器，分別是RFIRQM0RFIRQM1RF錯(cuò)誤中斷屏蔽寄存器RFERRMRF中斷屏蔽寄存器RFIRQM0負(fù)責(zé)開啟和禁止RX中斷、接收到完整的幀中斷、幀過濾中斷、匹配中斷位名稱復(fù)位R/W描述7RXMASKZERO0R/WRX中斷寄存器從一個(gè)非零狀態(tài)到全零狀態(tài)0：中斷禁用

1：中斷使能6RXPKTDONE0R/W接收到一個(gè)完整的幀0：中斷禁用

1：中斷使能5FRAME_ACCEPTED0R/W數(shù)據(jù)幀經(jīng)過幀過濾0：中斷禁用

1：中斷使能4SRC_MATCH_FOUND0R/W與匹配被發(fā)現(xiàn)0：中斷禁用

1：中斷使能3SRC_MATCH_DONE0R/W源匹配完成中斷0：中斷禁用

1：中斷使能2FIFOP0R/WRXFIFO中的字節(jié)數(shù)超過設(shè)置的閾值。當(dāng)收到一個(gè)完整的幀也激發(fā)0：中斷禁用

1：中斷使能1SFD0R/W收到或發(fā)送SFD0：中斷禁用

1：中斷使能0ACT_UNUSED0R/W保留RFIRQM1中斷屏蔽寄存器主要負(fù)責(zé)CSP指令執(zhí)行中斷、無線電空閑狀態(tài)、發(fā)送數(shù)據(jù)幀及確認(rèn)幀中斷的禁止或啟用位名稱復(fù)位R/W描述7~6-00R0保留5CSP_WAIT0R/WCSP的一條等待指令之后繼續(xù)執(zhí)行0：中斷禁用

1：中斷使能4CSP_STOP0R/WCSP停止程序執(zhí)行0：中斷禁用

1：中斷使能3CSP_MANINT0R/W來自CSP的手動(dòng)中斷產(chǎn)生0：中斷禁用

1：中斷使能2RF_IDLE0R/W無線電狀態(tài)機(jī)制進(jìn)入空閑狀態(tài)0：中斷禁用

1：中斷使能1TXDONE0R/W發(fā)送一個(gè)完整的幀0：中斷禁用

1：中斷使能0TXACKDONE0R/W完整的發(fā)送了一個(gè)確認(rèn)幀0：中斷禁用

1：中斷使能RF錯(cuò)誤中斷屏蔽寄存器RFERRM主要負(fù)責(zé)RF產(chǎn)生錯(cuò)誤時(shí)是否產(chǎn)生中斷。位名稱復(fù)位R/W描述7-0R0保留6STROBEERR0R/W命令選通在它無法被處理的事件發(fā)出。0：中斷禁用

1：中斷使能5TXUNDERF0R/WTXFIFO下溢0：中斷禁用

1：中斷使能4TXOVERF0R/WTXFIFO上溢0：中斷禁用

1：中斷使能3RXUNDERF0R/WRXFIFO下溢0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷2RXOVERF0R/WRXFIFO上溢0：中斷禁用

1：中斷使能1RXABO0R/W接收一個(gè)幀被停止0：中斷禁用

1：中斷使能0NLOCK0R/W頻率合成器在接收期間超過或鎖丟失后，完成鎖失敗。0：中斷禁用

1：中斷禁止中斷標(biāo)志寄存器中斷標(biāo)志寄存器RFIRQF0負(fù)責(zé)判斷中斷屏蔽寄存器RFIRQM0中相應(yīng)的中斷位有無發(fā)生中斷。位名稱復(fù)位R/W描述7RXMASKZERO0R/WRX中斷寄存器從一個(gè)非零狀態(tài)到全零狀態(tài)0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷6RXPKTDONE0R/W接收到一個(gè)完整的幀0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷5FRAME_ACCEPTED0R/W數(shù)據(jù)幀經(jīng)過幀過濾0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷4SRC_MATCH_FOUND0R/W與匹配被發(fā)現(xiàn)0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷3SRC_MATCH_DONE0R/W源匹配完成中斷0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷2FIFOP0R/WRXFIFO中的字節(jié)數(shù)超過設(shè)置的閾值。當(dāng)收到一個(gè)完整的幀也激發(fā)。0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷1SFD0R/W收到或發(fā)送SFD0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷0ACT_UNUSED0R/W保留RFIRQF1中斷標(biāo)志寄存器主要判斷中斷屏蔽寄存器RFIRQM1的相應(yīng)位是否發(fā)生中斷。位名稱復(fù)位R/W描述7~6-00R0保留5CSP_WAIT0R/WCSP的一條等待指令之后繼續(xù)執(zhí)行0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷4CSP_STOP0R/WCSP停止程序執(zhí)行0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷3CSP_MANINT0R/W來自CSP的手動(dòng)中斷產(chǎn)生0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷2RF_IDLE0R/W無線電狀態(tài)機(jī)制進(jìn)入空閑狀態(tài)0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷1TXDONE0R/W發(fā)送一個(gè)完整的幀0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷0TXACKDONE0R/W完整的發(fā)送了一個(gè)確認(rèn)幀0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷RF錯(cuò)誤中斷標(biāo)志寄存器RFIERRF主要用于判斷RF錯(cuò)誤中斷屏蔽寄存器RFERRM的相應(yīng)位是否產(chǎn)生中斷。位名稱復(fù)位R/W描述7-0R0保留6STROBEERR0R/W命令選通在它無法被處理的事件發(fā)出。0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷5TXUNDERF0R/WTXFIFO下溢0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷4TXOVERF0R/WTXFIFO上溢0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷3RXUNDERF0R/WRXFIFO下溢0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷2RXOVERF0R/WRXFIFO上溢0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷1RXABO0R/W接收一個(gè)幀被停止0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷0NLOCK0R/W頻率合成器在接收期間超過或鎖丟失后，完成鎖失敗。0：沒有發(fā)生中斷

1：發(fā)生中斷信道設(shè)置寄存器CC2530無線發(fā)送和接收必須在一個(gè)信道上進(jìn)行，所謂信道即數(shù)據(jù)傳