Микропроцессоры и микроконтроллеры

СС2420 - Приемопередатчик Zigbee/802.15.4

ZigBee является наиболее молодой и перспективной технологией для построения беспроводных сетей с небольшими объемами передаваемой информации. Протокол ZigBee изначально разрабатывался для объединения в сеть большого количества автономных устройств, например датчиков и выключателей с батарейным питанием. Благодаря оптимизированному протоколу ZigBee 802.15.4 PHY/ MAC продолжительность автономной работы конечного устройства с с батарейным питанием может достигать нескольких лет. Chipcon является лидером среди компаний разработчиков микросхем трансиверов для построения сетей ZigBee. Трансивер СС2420 является самым продаваемым приемопередатчиком стандарта IEEE802.15.4., уже продано более одного миллиона чипов СС2420.

СС2420 — малогабаритный однокристальный трансивер диапазона 2,4 ГГц, предназначенный для использования в системах стандарта

IEEE802.15.4/ZigBee. Трансивер характеризуется хорошей чувствительностью, высокой избирательностью и низким энергопотреблением. СС2420 имеет встроенную аппаратную поддержку сетевого протокола МАС-уровня, обеспечивает 128-битное шифрование данных на основе стандарта AES, проверку подлинности информации, обработку пакетов и буферизацию данных, передачу сжатых сообщений (burst transmission), распознавание адресов, проверку занятости каналов и индикацию качества связи. Внешнее управление, до-

ступ к внутренним регистрам и памяти трансивера осуществляется через последовательный SPI-интерфейс. Микросхема выпускается в корпусе QLP-48 размерами 7x7 мм (рис. 6). Для построения полной схемы приемопередатчика на базе СС2420 требуется незначительное количество внешних компонентов (рис. 7).

В трансивере СС2420 аппа-ратно реализованы многие функции МАС-уровня 802.15.4:

• Автоматическая генерация преамбулы

• Вставка/выделение слова синхронизации

• Генерация и проверка контрольной суммы (CRC-16)

• Оценка качества канала связи

• Определение уровня принимаемого сигнала (RSSI)

• Полностью аппаратно реализованы функции безопасности (CTR, СВС-МАС, ССМ)

Для разработчика устройств на базе СС2420 выпускается несколько отладочных средств. Демонстрационная плата CC2420DB предназначена для отладки программ систем, построенных на базе микропроцессора ATMega и трансивера СС2420 (рис. 8). На плате расположен собственно СС2420 с печатной антенной, микроконтроллер ATMegal28L, внешняя память 32 кбайт, температурный сенсор, кнопки, светоди-оды, потенциометр и разъемы для подключения к внешним устройствам. Связь между чипом и микроконтроллером осуществляется по SPI-интерфейсу.

CC2420DK — отладочный комплект для разработки ZigBee-приложений (рис. 9). В состав комплекта входят две отладочные платы СС2400ЕВ, используемые в качестве материнских плат для модулей СС2420ЕМ, на которых установлены чипы СС2420 с необходимой обвязкой. Отладочная плата снабжена двумя последовательными портами (USB и RS-232) для связи с компьютером. Установка па-

раметров соединения, настройка ZigBee-чипов, разработка и отладка пользовательского программного обеспечения осуществляется с помощью специализированного ПО SmartRF Studio (в комплекте не поставляется, но доступно на сайте производителя). Дополнительно на плате установлены два тестовых разъема (2 ряда по 10 контактов) для мониторинга логических сигналов, а также SMA-разъемы для контроля аналоговых входов/ выходов СС2420.

Комплект поставки отладочного комплекта CC2420DK:

• 2 отладочные платы СС2400ЕВ

• 2 отладочных модуля СС2420ЕМ

• 2 антенны 1/4А, с разъемом SMA

• 4 переходника SMA/BNC

• 2 USB-кабеля

• Набор из 5 чипов СС2420

• Руководство пользователя Максимальная выходная мощность трансивера СС2420 соответствует стандарту IEEE802.11.4 и составляет 1 мВт. Однако в случае построения сети ZigBee на индустриальных объектах с большим количеством металлоконструкций желательно иметь запас по мощности передатчика. Для этого случая Chipcon разработал типовую конструкцию усилителя мощности 10 мВт для трансивера СС2420 (рис. 10). В таблице 3 приведены сравнительные характеристики СС2420 с усилителем мощности в сравнении с базовой схемой включения СС2420. Благодаря усилителю мощности дальность действия системы возрастает более чем в 2 раза, при этом потребляемый ток сравним с конкурирующими трансиверами 802.15.4, работающими с выходной мощностью 1 мВт.

Вся документация по описанным в статье микросхемам,

Элементы монтажа CC2420DK

Таблица 3. Сравнительные характеристики СС2420 с усилителем и без