MCl 2311在無線領域中的應用

前言

MCl2311是飛思卡爾最新推出的低功耗、高集成、高性價比的ISM(工藝、科學和醫療)射頻芯片。內部集成了一個UHF射頻收發器和一個超低功耗的8位單片機(MCU)，RF(射頻)收發器工作頻率包括31SMHz，433MHz，868MHz和915MHz等頻段。集成的單片機是基于HCS08核的8位單片機，具有極低功耗，內置RC振蕩電路及豐富的外圍接口等特點。因此MCl2311是無線抄表、無線傳感器網絡、家庭和建筑自動化、無線報警和安防系統、工業監控等應用的理想選擇。

MCl2311的主要特性

射頻的主要特性

·高靈敏度：低至·120dBm(L2kbps)

·高選擇性：16級FIR通道濾波器

·低功耗：接收電流Rx＝16mA，待機功耗：100nA

·發射功率可編程：－18 dBm到＋17dBm(1dB步長)

·隨著芯片電壓的變化，RF性能保持不變

·FsK位速率高達300kb／s

·高度集成的合成器，分辨率為61Hz

·支持FSK、GFSK、MSK、GMSK和OOKiN制

·內置位同步器，進行時鐘恢復

·輸入同步字識別

·超高速AFc，實現自動RF感應

·帶有CRC、AES－128加密和66字節FIFO的信息包引擎

·內置式溫度傳感器和低電壓指示器

MCU的主要特性

·低工作電壓1.8V-3.6V

·最大總線頻率50MHz(3.6V-2.4V)，40MH z(2.4V－2.1V)20MHz(2.1V-1.8V)

·內置RC振蕩器和鎖頻環電路(FLL)

·32k字節BLASH程序空間

·2k字節RAM

·3個16位定時器

·1個實時時鐘計數器(RTC)

·10通道的12位A／D

·1個外部中斷(I喇和16個外部按鍵中斷輸入口(KBI)

·內置低電壓檢測電路(LVI)和看門狗

·2個模擬比較器

·2個SCI(UART)，1個SPI，1個IZC

·多種低功耗模式

系統框架

圖1為E3MCl3211的系統架構。它是由MCU和RF收發器組成。RF通過SPI與MCU內部連接進行通信。

設計中需要考慮的地方

1.引腳的分布

需要注意的是：57、58、59~i]60腳位于芯片的底部，但由于這幾個腳是MCU與RF的內部SPI通信接口。因此對實際應用并無影響。

2.RF與MCU的內部連接

RF通過SPI與MCU進行通信，除了SPI接口內部連接外，另外RP的狀態輸出D100、DIOl與MCU的PTDI、PTDO內部相連接。

3.復位

MCl231l的復位包括兩個部分：MCU的復位和RF的復位。MCu和RF均有各自的內部上電復位電路。33引腳PTA5／IRQ/TPMlCLK／RESET乃MCU的外部復位腳，當為低電平時，MCU進行復位。48腳乃RF的外部復位腳，當為高電平時，RF進行復位。在實際應用中，可以把MCU的GPIO口與48腳連接起來，這樣可以通過MCU對RF進行復位控制。需要注意RF復位的時序要求。

4.時鐘

圖2為MCl2311的時鐘連接圖。XTA，XTB為RF部分的外部晶振連接引腳，根據需要工作的頻段選擇合適的晶振。晶振的范圍是26M-32M。一般可選擇32MHz。32MHz時鐘分頻后(分頻可選1、2、4、6、8、16、32)可以通過CLKOUT輸出。輸出后的時鐘可以作為MCU的時鐘輸入。

MCU的系統時鐘可以有多個選擇，根據實際應用靈活配置：

1)RF32M的時鐘分頻后通過CLKOUT引腳輸出，輸出后的時鐘可作為MCU的時鐘輸入。

2)MCU可以外接自己的晶振時鐘。

3)MCu可以使用內部的RC振蕩器。

5.射頻輸出配置

MCI2311的射頻輸出有兩種配置，一是標準的功率輸出，即最大功率輸出為＋13dB。另一種配置是高功率輸出，即最大功率輸出為＋17dB。

低功耗特性

在無線的應用中，許多應用都是電池供電，因此低功耗特性尤為重要。MCl2311的功耗由兩部分組成。一是MCU部分的功耗、另一是射頻部分的功耗。MCU和射頻收發器分別有不同的工作模式。可以根據需要分換不同的工作模式下別切，使功耗最低。

射頻收發器的工作模式：

射頻收發器有六種工作模式，在不同模式下的功耗如表2。

MCU工作模式

MCU有五種工作模式，在不同模式下的功耗如表3。

飛思卡爾將基于MCl2311提供強有力的軟件協議棧解決方案。這些協議棧包括：SMAC，IEBE 802.15.4MAC和MBUS協議棧。這些協議棧在飛思卡爾網站上可以免費下載。即下載Freescale BeeKit軟件包。BeeKit提供圖形化的用戶界面，你可以非常方便地創建，修改各種無線網絡應用例程。