TI CC1110迷你开发套件加速Sub-GHz项目

德州仪器（TI）CC1110迷你开发套件是一款价格低廉的全功能开发套件，可以快速启动低功耗sub-GHz（868至915 MHz）无线项目。

CC1110迷你开发套件（见图1）专为无线报警和安全系统，工业监控和控制应用以及无线传感器网络的快速原型设计而设计。该套件包括两个SmartRFCC1110-868目标板;带有转换板和电缆的CC调试器; IAR EW8051嵌入式工作台的评估版;和PCB天线预先测试ETSI和FCC合规性。用户手册甚至建议您可以通过切换电阻的位置来添加自己的外部天线。使用包含的源代码和Gerber文件，可以很容易地将这些电路板重新用于实际应用，德州仪器显然已经认真考虑过这些应用。

本文将研究电路板的操作和功能以及进行范围测试，从而产生了一些令人惊讶的结果。

图1：CC1110 868-MHz迷你开发套件。

入门

该套件带有两块预编程的电路板，测试链路采用GFSK调制，工作频率为868.3 MHz，比特率为2.4 kbps。链路测试使用TI的SimpliciTI协议建立主从模式之间的点对点通信。

要运行链接测试，请在打开每块电路板后，按下一块板上的主按钮，然后按下另一块板上的从属按钮。每块板都包含红色和绿色LED，闪烁模式表示其状态。打开盒子几分钟后，链接测试就开始运行了。建立链路后，主设备将数据包发送到从设备并等待250毫秒进行确认。从设备保持接收模式，但将确认数据包发送回主设备。使用预编程链接测试的整个周期大约需要1.3秒，但数据速率，时序和功率都可以通过重新编译源代码并重新刷新芯片来改变。 TI为此应用程序提供了完整的源代码，开发人员可以使用IAR Embedded Workbench和CC调试器轻松修改这两个代码，这两个代码都包含在套件中。重新刷新需要下载SmartRF Flash编程器，测试需要SmartRF Studio。两者都是免费的。

收发器

该套件基于TI的CC1110 RF收发器（见图2），包括一个26 MHz单周期8051微控制器，运行频率为26 MHz。每块板包含高达32 KB的系统内可编程闪存;高达4 KB的RAM;五个DMA通道;加上ADC，PWM，UART，SPI，I²S，四个定时器; 21个GP I/O引脚;和全速（12 Mbps）USB 2.0控制器。

图2：CC1110Fx框图（由德州仪器公司提供）。

收发器覆盖782至928 MHz;输出功率可编程高达10 dBm，数据速率可编程高达500 kBaud。接收器灵敏度为868 MHz，额定值为-110 dBm;带宽是用户可在58和812 kHz之间编程的。当运行GSK为868 MHz，数据速率为1.2 kBaud时，相邻信道抑制为38 dB，饱和度为-14 dB。 TI警告您不要让主单元和从属单元接近一米以避免饱和 - 这是前端大开的缺点。

在868 MHz的有源接收模式下，系统时钟以26 MHz的频率运行，数据速率为1.2 kBaud，CC1110的功耗为19.7 mA（最小值）。切换到-6 dBm输出功率的发射模式，芯片仅略微增加 - 20.0 mA，0 dBm输出增加到21 mA，10 dBm增加到36.2 mA。

CC1110采用四种低功耗模式，在应用允许的情况下以不同程度降低电流消耗（数字为最小值）：

功耗模式0（4.3 mA） - 与活动模式相同但使用CPU没有运行;系统时钟为24或26 MHz。

功耗模式1（220μA） - 数字稳压器开启。高速RC和晶体振荡器关闭，低速晶振或低功耗RC振荡器正在运行。

功耗模式2（0.5μA） - 数字稳压器关闭。高速RC和晶体振荡器关闭，低功耗RC振荡器正在运行。

功耗模式3（0.3μA） - 数字稳压器关闭且没有振荡器正在运行。

通过修改TI的源代码来启动自己的应用程序可以节省大量时间来确定如何编程各种省电模式。

检查出来

在开始使用源代码之前，我首先必须安装IAR Embedded Workbench Evaluation Edition for 8051，它随套件一起提供。

在尝试预编程链接测试后，安装IAR Embedded Workbench，然后下载并安装SmartRF Studio。将小红色适配器板插入CC调试器，另一端插入其中一个目标板。接下来，启动SmartRF Studio并使用随附的USB电缆将调试器插入计算机。该软件应立即识别CC1110板。在我的情况下，尽管已经购买了一个新套件，它告诉我板上的固件已经过时并在进一步更新之前进行了更新。我双击下方标签中的CC1110条目，打开了设备控制面板（参见图3）。

图3：CC1100目标板的SmartRF设备控制面板（由德州仪器提供）。

从控制面板，您可以更改几乎所有CC1110的参数和寄存器设置，以优化应用程序的性能。对于初学者，您可以查看预编程范围测试应用程序的操作以及更改频率，通道间距，数据速率等的影响。图4显示了连接目标板在远程主板传输数据包时以连续接收模式运行默认设置的图表。

图4：处于连续接收模式的SmartRFCC1110目标板（由德州仪器公司提供）。

只需记住，当您对一块电路板进行更改时，您可能需要对另一块电路板进行相同的更改以维护链接。

滚动你自己的

在你可以处理源代码之前，你必须找到它。它没有附带套件，快速入门指南说它可以在CC1110 Mini Dev Kit页面上找到，但它远不清楚它的位置。在TI站点上搜索swrc113.zip，然后下载并解压缩，将源文件复制到可以方便地找到文件的位置。

接下来启动IAR Embedded Workbench并打开项目文件smpl_link_srfccxx10.eww。从“项目”菜单中，选择“全部重建”并检查是否存在结果错误。然后，您可以根据需要下载和调试程序（此时此时不需要）。

要使用TI的SmartRF Flash编程器（参见图5）而不是IAR工作台，请启动它并启动它它应该识别出CC1110和CC调试器的存在。

选择嵌入式工作台在步骤1中启动的Flash映像文件（。.. Output smpl_link.hex）。

选择“擦除”，编程并验证，然后单击“执行操作”。进度条上方的窗口最终应显示为“CC1110 - IDxxx：擦除，编程并验证确定。”

重新启动SmartRF Studio以查看程序的性能。

图5：完成Flash编程（由德州仪器提供）。

在开发过程中必须在两个或三个不同的程序之间切换与完全集成的IDE不同，但是每个工具都做得非常好，并且每个工具都有用。评估和发展的不同阶段。此外，如果您使用Gerber文件，坚持使用电路板布局，并通过修改示例软件开发自己的应用程序，那么无论如何您都可以快速到达目的地。

2.4 GHz与sub-GHz相比

绝大多数未经许可的低功耗无线设备工作在2.4 GHz ISM频段，在某些环境中，它变得如此拥挤，Wi-Fi，蓝牙和其他设备它有成为“垃圾带”的危险.5 GHz ISM频段目前远没有那么拥挤，提供更高的速度和更大的带宽，折衷的是更短的距离和更少的穿透干预物体的能力。当需要更长的范围时，868 MHz和915 MHz的sub-GHz ISM频段是首选方案。

除了所有其他考虑因素外，仅将频率从2.4 GHz降低到868 MHz会大大降低自由空间路径损耗（FSPL），因为FSPL与频率的平方成正比：

在进行测距之前，我很好奇这些设备的理论范围是什么 - 忽略主要变量，包括地面影响，多径和近距离金属三脚架（TI警告您天线长度经过优化，以反映两节AAA电池的存在）。根据CC1110F32数据表并求解d，我假设：

PR：-110 dBm（最大灵敏度@ 1.2 kBaud）

PT：10 dBm（最大输出）

GR：0

GT：0

λ：0.346米

使用这些数字，理论距离d可以达到28 km（在2.4 GHz时为10 km），这对于任何使用有损PCB贴片天线的设备都非常乐观，特别是靠近金属三脚架（下一节）。是时候进行真实世界的测试了。

范围测试

浏览快速入门指南后，我让两块电路板在几分钟内运行预编程链接测试。我在房子周围尝试了大量2.4 GHz套件失败的范围测试 - 当它没有让它感到烦恼时，我在附近的街道上户外尝试，将从属设备放在三脚架上并将主设备放在车窗外因为我慢慢开车。在没有山顶的情况下我能走得最远的地方是两个街区，而且仍然没有丢包的迹象。这个大型PCB天线 - 更不用说一个不错的输出功率水平 - 似乎做得很好。

接下来，我开车到了一条平直的长路上 - 这在德克萨斯州中部并不难找到。我将奴隶单元安装在一个大约12英尺的佛陀三脚架上（见图6），然后继续开走。在开始丢包之前，我得到了大约三分之一英里 - 大约1500英尺或500米 - ;在链接丢失之前不超过几秒钟（30英里/小时）。转过身来，我惊讶地发现链接已经重新建立，如果你在主设备超时前60秒内回到范围内，就会发生这种情况。我回去并重复测试，结果相同。

图6：家庭，家庭的范围。

我认为500米对于带有PCB天线的低功耗设备来说是相当令人印象深刻的 - 而且对于sub-GHz设备来说也是一个很好的理由。我也很欣赏TI工程师可以轻松 - 甚至鼓励您 - 在PA输出旁边添加一个F连接器来连接外部天线。有了高增益的Yagis和小Pas，我可能会建立一个与下一个县的通信链接。