TI主流ZigBee芯片盘点 - 全文

　　ZigBee作为一种个人网络的短程无线通信协议，已经日益为大家所熟知，它最大的特点就是低功耗、可组网，特别是带有路由的可组网功能，理论上可以使 ZigBee覆盖的通讯面积无限扩展。本篇文章，将为大家介绍TI的ZigBee主控芯片CC2530、CC2538及其典型应用案例。

　　CC2530简介

　　CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其它强大的功能。CC2530 有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB 的闪存。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。

　　一、功能框图

　　下图是CC2530 的方框图，图中模块大致可以分为三类：CPU 和内存相关的模块；外设、时钟和电源管理相关的模块，以及无线电相关的模块。

　　二、典型案例

　　（1）可编程逻辑控制器

　　可编程逻辑控制器 （PLC） 的处理和控制实施包含从测试实验室和制造工厂到军事与医疗电子产品以及基本数据采集的所有范围。它们利用各种传感器和反馈机制通过收集、存储和分析数据来监视和控制本地环境和系统/机器交互。从传感器获得的数据包含精密测量和对模拟电压/电流中超低值或细微更改的处理。

　　（2）病患监控

　　随着时间的推移，出现了多种用于测量血压、葡萄糖水平、脉搏、呼气末二氧化碳及其它各种生物值的便携式单参数监护仪/仪表。如今，病人监护仪是能够适 应各种临床应用、支持各种有线和无线接口的灵活的便携式设备。无论监护仪是单参数设备还是多参数设备，目标功能、功耗和多功能系统通常是关键要求。如今，监护仪可以跟随病人出入手术室、重症监护室、病房，甚至他们的住宅。这对当今世界医疗事业极为重要。

　　当今的病人监护仪最重要的特性是可移动性、简便易用和可轻松进行病人数据传输。可移动性包含便携性和与其它医疗设备（如麻醉机或除颤器）相连的能力。简便易用可通过触摸屏和多级菜单驱动的配置文件来实现，这些配置文件可以根据环境和病人的重要统计数据进行配置。需要在从无线到 RS232 的所有设备上实现数据传输。所有地区的医院可能都会支持某个特定的基础设施；而救护车、住宅和其它环境则需要支持不同的协议。最大程度地降低医疗成本这一不断增加的需要正在促使医疗供应商在医院外进行病人治疗和监控。为新兴经济体中人口高度集中的农村和偏远地区提供医疗正在推动对远程病人监控和远程医疗的 需要。

　　除此之外，CC2530还可以应用于2.4-GHz IEEE 802.15.4 系统、RF4CE 远程控制系统（需要大于64-KB闪存）、ZigBee 系统（256-KB 闪存）、家庭/楼宇自动化、照明系统、工业控制和监控、低功耗无线传感网络、消费型电子、医疗保健等方面。

　　CC2538简介

　　一、描述

　　CC2538xFnn 是一款针对高性能 Zigbee 应用的理想片上系统 （SoC）。 该器件包含基于 ARM Cortex M3 的强大的 MCU 系统，具有高达 32KB 的片上 RAM 和高达 512KB 的片上闪存以及可靠的 IEEE 802.15.4 射频功能。 这使得该器件能够处理涉及安全性、要求严格的应用以及无线下载的复杂网络堆栈。 32 个通用输入和输出 （GPIO） 以及串行外设接口可实现到电路板其它部分的简单连接。强大的安全加速器可在 CPU 处理应用任务的同时实现快速且高效的认证和加密。 具有保持功能的低功耗模式可实现从睡眠状态中的快速唤醒并且大大降低了执行周期任务时的能耗。为了实现顺利平稳开发，CC2538xFnn 包括一个强大的调试系统和一个综合性驱动器库。 为减小应用闪存封装尺寸，CC2538xFnn ROM 包含一个实用函数库和一个串行引导加载程序。 CC2538 与 TI 免费提供的 Z-Stack 软件解决方案搭配使用，可提供市场上功能最强大、最稳定的 ZigBee 解决方案。

　　二、应用

      主要应用在在智能电网和家庭局域网、家庭和楼宇自动化、智能照明系统、无线传感器网络、物联网等方面。主要终端应用可以应用在冰箱和冰柜、洗衣机和烘干机、建筑照明、电表、燃气表、用于 HMI 和 POS 的单板计算机、筒灯和低顶灯、访问控制 HMI 键盘。

　　三、CC2538可破解智能照明统一控制的难题

　　CC2538 为高集成度ZigBee解决方案，它在单个硅芯片上集成了ARM Cortex M3 MCU、存储器以及硬件加速器，支持ZigBeePRO、ZigBee Smart Energy及ZigBee Home Automation以及照明标准，能与现有及未来ZigBee产品实现互操作。此外，该SoC还支持采用IEEE 802.15.4 及6LoWPAN IPv6网络的IP标准化开发，可实现最高的灵活性，具有极高的成本效益。

　　升级内核扩大芯片应用范围：

　　为进一步迎合智能照明中的组网及统一控制的需求，CC2538芯片将MCU从8位升级到32位，通过集成型ARM Cortex-M3内核实现对集中网络的高效处理，使其在智能照明系统中起到网关的作用。在新版Zigbee Light Link标准中，智能灯具的遥控器被虚拟成一个网关，灯具的开/关、亮度或色彩调节等参数均可通过一个遥控器或智能手机来控制。虽然ZigBee为网状网 结构，但在智能家庭网络实际组网过程中很难做到每个房间中均有一个ZigBee网关。采用了CC2538和CC2530 芯片的智能照明系统，很好地解决了这个问题。配有CC2530芯片的灯具，价格较为低廉，可以安装在每个房间中并起到路由器的作用。而装配有CC2538 芯片的灯具则非常适合用作网关设备。

　　支持更多协议：通过128K至512K 的可扩展闪存存储器选项，CC2538可以支持更多协议栈，如ZLL灯光协议、标准家庭智能化协议，甚至支持在北美普遍应用的智能能源（Smart Energy）协议栈，处理能力非常强大。

　　高安全性：通过AES-128/256、SHA2集成型硬件加密引擎、可选ECC-128/256与RSA 硬件加速引擎，CC2538提升了系统的安全等级，并降低了安全密钥交换的能耗。

　　低功耗：CC2538针对电池供电应用进行了优化，在睡眠模式下电流使用仅为 1.3uA。

　　此外，通过集成型引脚对引脚兼容的8K至32K RAM选项，CC2538可实现最大的灵活性，能支持具有多达数百个端节点的网状网络。最值得一提的是，CC2538可安全工作在高达125℃高温环境下。

　　智能能源、家庭自动化以及照明系统的动态属性决定了其需要高性能与高灵活性才能满足制造商对不同存储器、安全性以及标准支持的需求。CC2538不但 具有高集成度，而且还支持ZigBee以及其它诸如802.15.4与6LoWPAN IPv6等基于IP的标准，很好地满足了智能能源基础设施、家庭楼宇自动化以及智能照明系统的需求。

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