基于CC1101的無(wú)中心數字對講機設計

射頻模塊布線(xiàn)是整個(gè)系統PCB板設計的中核心。外圍器件最好選用體積小的貼片元件，濾波電容盡可能接近器件引腳布置，這樣濾波效果會(huì )更好。盡可能將數字電路遠離射頻電路，因為數字電路存在陡峭的上升下降沿，所以DSP和MCU都是射頻電路的巨大噪聲源。也可以考慮使用金屬屏蔽罩，雖然該辦法存在很多缺點(diǎn)，但仍然非常有效，而且在很多時(shí)候是隔離關(guān)鍵電路的唯一辦法。雖然CC1101的使用手冊給出了外圍器件的詳細參數，但實(shí)際應用中，很多時(shí)候阻抗匹配仍然需要重新測量計算，也要調整相應器件的參數。比如接地電容，由于PCB板存在分布電容，實(shí)際使用的電容要比推薦的略小一些。整個(gè)PCB板最好采用統一接地方式。雖然數字地會(huì )干擾射頻地和模擬地，但是若分開(kāi)成3部分，最終總是有些高速信號線(xiàn)要穿過(guò)這些分開(kāi)的接地點(diǎn)。
為了提高系統穩定高質(zhì)量的能源和準確的脈沖信號。CC1101單獨使用了27 MHz的無(wú)源晶體振蕩器，MCU則采用8 MHz，DSP與AIC23B共同使用一個(gè)12 MHz晶體振蕩器，DSP再用軟件設置為144 MHz。此時(shí)，DSP需要的內核電壓為1.35 V，外圍電壓為2．7～3．6 V，AIC23B需要1．5 V，其他器件工作在3.3 V。所以系統電源將采用5 V供電，然后用LDO穩壓器，分別降成各個(gè)器件所需的電壓。

4 系統軟件設計
系統軟件設計包括MCU和DSP兩部分。MCU部分包括各硬件驅動(dòng)程序和各硬件間的協(xié)調調度，以及通信協(xié)議程序；DSP的主體是語(yǔ)音處理算法的設計。這里主要討論MCU程序設計。
CC1101擁有卓越的數據包處理能力。發(fā)送時(shí)，只需簡(jiǎn)單設置寄存器，當用戶(hù)往CC1101內的TXFIFO寫(xiě)入數據后，器件自動(dòng)在數據包內增加前導字節(長(cháng)度可控)，同步信息，CRC16校驗，并根據寄存器設置將FIFO內寫(xiě)入的頭兩個(gè)字節數據標志為長(cháng)度信息(此功能可選)和地址信息(可選)。接收狀態(tài)下，器件自動(dòng)偵測前導碼，同步碼，地址信息和計算并比較CRC16。此外，CC1101還支持變長(cháng)數據包格式和交織功能。這些原本需要復雜算法和巨大運算量和存儲空間的功能由硬件支持，MCU的編程難度大大降低，其負荷也大為減輕。
程序采用中斷程序+循環(huán)主程序的方式。將最緊急需要立即處理的事件，設置為高優(yōu)先級中斷，以便在多個(gè)中斷同時(shí)申請中斷時(shí)能夠優(yōu)先得到響應。中斷2～6分別是MCU與DSP和CC1101的數據收發(fā)及鍵盤(pán)信號監測。由于MSP430的速度很快，其他事件的處理都放在主程序中，循環(huán)執行。為了節省能量，若無(wú)外部信號要處理，主程序循環(huán)一段時(shí)間后，系統轉入低功耗模式中。MCU程序的開(kāi)發(fā)環(huán)境為IAR Systems，采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。圖4為系統軟件設計流程。

5 CC1101編程要點(diǎn)
CC1101的寄存器眾多，包括狀態(tài)寄存器將近80個(gè)，若手動(dòng)配置容易出錯，因此Chipcon公司提供了SmartRF Studio射頻仿真軟件。該軟件可根據程序員的需求(包括頻率，速率，調制方式，等)自動(dòng)給出一組最佳的寄存器配置參數，若與TI公司的相關(guān)評估板聯(lián)用，還可以對射頻器件的PLL回路的晶體振蕩器選擇，頻道間隔，分頻，調制，數據格式，數據比率，RF射頻功率輸出進(jìn)行仿真。用以評價(jià)RF PCB的層設計是否符合射頻設計規范。使無(wú)線(xiàn)電系統設計人員在沒(méi)計早期階段就能準確輕松評估RFIC，加快電子系統開(kāi)發(fā)。但需要注意的是：CC1101器件處于idle狀態(tài)時(shí)才能對寄存器進(jìn)行配置。CC1101的數據接口與控制接口復用。傳輸數據或命令主要依靠訪(fǎng)問(wèn)不同寄存器進(jìn)行區別，地址與命令／數據則是依靠時(shí)序區別。
CC1101有2個(gè)64字節FIFO，一個(gè)接收數據(RX FI-FO)，另一個(gè)發(fā)送數據(TX FIFO)。FIFO控制器能偵測RXFIFO是否上溢和TX FIFO是否下溢。但是寫(xiě)FIFO時(shí)，MCU必須控制TX FIFO是否產(chǎn)生溢出；讀RX FIFO時(shí)，MCU也必須避免讀空值，這些錯誤CC1101都無(wú)法偵測到。

6 結束語(yǔ)
針對傳統模擬對講機僅單工通信和頻譜利用率不高的缺限，提出一種基于CC1101的無(wú)中心數字對講機設計方案，該設計方案可應用于搶險、救災、野外作業(yè)等缺乏基礎通信設施的環(huán)境。射頻模塊電路設計是方案中的重點(diǎn)，無(wú)論是儀器測得的參數還是反復實(shí)地測試都表明射頻部分的電源、接地和阻抗匹配不僅極大影響通信距離也密切關(guān)系通信質(zhì)量。由于未使用功率放大器和所用天線(xiàn)增益較低(2 dB)，該系統的實(shí)際通信距離與當今主流模擬對講機相比尚有差距，但該設計方案仍對對講機的數字化研究工作有一定參考價(jià)值。