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[原创] 【一起来玩ble+zigbee+6lowpan!】——TI-CC26xx硬件设计

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发表于 2015-9-2 08:34 | 显示全部楼层 |阅读模式






TI-CC26xx硬件设计

文档编号
DN2000-0000-A0
关键字
C26xx, Wireless MCU, BLE, Zigbee
摘要
本文介绍了TI公司的CC26xx系列无线MCU的硬件设计,包括RGZ(7x7)封装的最小系统板,和RSM(4x4)封装的模块。对外围原件、天线选择、供电、IO引脚引出等方面进行了说明。










Mars4zhu


目  录

1 概述        1
2 硬件设计        2
2.1. 基本电路        2
2.2. 晶振        2
2.3. 供电        3
2.4. 天线        4
2.5. IO引脚        5
3 硬件制作        7
4 硬件调试        9






插图索引

21   CC26xx硬件设计示意图——基本电路        2
22   CC26xx硬件设计示意图——晶振部分        3
23   CC26xx硬件设计示意图——电源部分        3
24   CC26xx硬件设计示意图——天线部分        4
25   CC26xx硬件设计示意图——IFA-2.4GHz PCB天线部分        5
26   CC26xx硬件设计示意图——MIFA-2.4GHz PCB天线部分        5
27   CC26xx硬件设计示意图——RGZ7x7)封装IO引脚引出示意图        6
28   CC26xx硬件设计示意图——RSM4x4)封装IO引脚引出示意图        6
31   CC26xx硬件制作——PCB与钢网实物图        7
32   CC26xx硬件制作——刷上焊锡膏贴上元件实物图        7
33   CC26xx硬件制作——RGZ封装焊接完成实物图        8
34   CC26xx硬件制作——RGZRSM封装焊接完成实物图        8
41   CC26xx硬件调试——XDS110CC26xx连线图        9
42   CC26xx硬件调试——SmartRF Flash Programmer 2连接图        9
43   CC26xx硬件调试——烧录SimpleBLEperipheral例程的手机蓝牙扫描与连接通讯        10



表格索引

错误!未找到目录项。



1 概述CC26xx具有低功耗、高性能、统一的芯片架构、支持多种无线标准,用户只需要应用不同的协议栈,就可以在同样的硬件资源下,实现不同的无线通讯连接。
CC2620支持RF4CE
CC2630支持Zigbee6LowPan802.15.4.
CC2640支持BLE和私有无线协议
CC2650支持以上所有。
为了对CC26xx进行学习,根据参考设计、datasheet规格书,设计了RGZ7x7)封装的最小系统板,和RSM4x4)的最小模块,并采用2.54mm间距的排针引出所有IO引脚。




2 硬件设计从整体电路、晶振、供电、天线、IO引脚引出等方面对CC26xx的硬件设计进行说明。
2.1. 基本电路由于不同封装(RGZ:7x7RHB:5x5RSM:4x4)只是引出IO口不同,其余部分基本相同,因此除了IO部分外,其余部分均无差别(RGZ没有TXRX引脚,因此没有外部偏置External Bias)。而根据天线电路选择,可以有四种分类。
图片1.png
21  CC26xx硬件设计示意图——基本电路
2.2. 晶振CC26xx如果采用无线射频功能,必须采用满足无线协议标准精度的24MHz外部晶振,否则无法满足无线协议标准。而为了实现低功耗且定时精确,需要32.768K的外部晶振。
同时CC26xx系列的24M振荡电路内置可配置容值大小的电容阵列,可以省略24M外部晶振的配套的电容,以降低成本和PCB面积。本设计中采用3225封装的24M贴片晶振,无外部振荡电容,但是为了调试,仍然加上了电容焊盘,以便在不起振的时候加上电容。在设计成型后,可以去掉电容焊盘,同时也可以采用更小封装的24MHz晶振,进一步降低PCB面积。
但是32.768KHz没有内置电容,必须加上电容。本设计的32.768KHz的晶振采用FC-135封装,根据晶振的datasheet加入12pF的振荡电容。
图片2.png
22  CC26xx硬件设计示意图——晶振部分
2.3. 供电CC26xx的供电主要有3种方式,即:(1)外部1.8~3.8V供给VDDSVDDR电压通过芯片内置的DCDC生成1.7V的电压;(2)外部1.8~3.8V供给VDDSVDDR电压通过芯片内置的LDO生成1.7V的电压;(3)外部供给1.7~1.95V电压给VDDSVDDR
图片3.png
23  CC26xx硬件设计示意图——电源部分

本设计采用第(1)中方式即内置DCDC降压方式。
同时如果不焊接10uH电感,即第(2)种方式。实际证明两种方式都可行,不过在软件中要注意设置成对应的方式。
2.4. 天线CC26xx支持的无线标准均位于2.4GHzISM频段,因此需要2.4GHz的天线及对应的balun和阻抗匹配网络电路。
CC26xx支持多种天线balun方式,根据偏置是否内置还是外置,以及输出信号是差分还是单端,分为4种,分别为:
图片4.png
24  CC26xx硬件设计示意图——天线部分
由于本设计定位为RGZ7x7)封装为最小系统版,采用稍高增益的IFA-2.4GHzPCB天线,并且采用“内部偏置+差分”(Internal Biasing + Differential, 7ID),而RSM4x4)追求面积小,因此采用尺寸最小的MIFA-2.4GHzPCB天线,采用“外部偏置+单端”(External Biasing + Single Ended, 4XS),可追求性价比最高且最合适。
IFA-2.4GHzMIFA-2.4GHzPCB天线设计TI给出了参考设计,分别为DN007AN043,如图:
图片5.png
25  CC26xx硬件设计示意图——IFA-2.4GHz PCB天线部分
图片6.png
26  CC26xx硬件设计示意图——MIFA-2.4GHz PCB天线部分

设计中需要注意的是在射频输出引脚到天线,整个信号传输通道(巴伦电路,阻抗匹配网络)都要被左右和底层的地平面包围,最好不要有相近的其他走线,特别是电源线。
同时还要注意的是天线周围的地平面要用密集的接地过孔,已增大四分之一波长的地平面镜像效果。
2.5. IO引脚IO引脚引出只需要走线即可。包括调试引脚TMSTCK,以及复位引脚RESET_N,需要注意的是复位引脚不内置上拉电阻,需要外置100K上拉。另外还有不同封装的JTAGTDOTDI引脚的IO引脚不一样,需要注意引出。
本设计为了方便调试,采用了2.54mm的排针引出。
图片7.png
27  CC26xx硬件设计示意图——RGZ7x7)封装IO引脚引出示意图
图片8.png
28  CC26xx硬件设计示意图——RSM4x4)封装IO引脚引出示意图




3 硬件制作PCB设计好导出Gerber文件,并且可以采用拼板的方式把几个电路板拼成一个PCB,统一制作,可降低费用和时间等成本。
发给工厂生产后,采用手工焊接的方式,由于QFN引脚较密,采用钢网+焊锡膏+热风枪,进行焊接。焊接过程如下;
图片9.png     图片10.png
31  CC26xx硬件制作——PCB与钢网实物图
图片11.png
32  CC26xx硬件制作——刷上焊锡膏贴上元件实物图

图片12.png
33  CC26xx硬件制作——RGZ封装焊接完成实物图
图片13.png
34  CC26xx硬件制作——RGZRSM封装焊接完成实物图



4 硬件调试采用SensorTagDevPackXDS110调试器来进行调试。接好VCCGNDRESET_NJTAG4个引脚连线。
图片14.png
41  CC26xx硬件调试——XDS110CC26xx连线图
图片15.jpg
42  CC26xx硬件调试——SmartRF Flash Programmer 2连接图
烧录例程SimpleBLEperipheral后,使用手机查看是否BLE功能工作。

   图片16.jpg    图片17.jpg
43  CC26xx硬件调试——烧录SimpleBLEperipheral例程的手机蓝牙扫描与连接通讯
上图中,将其中之一的广播数据包里面的名字修改为“Hi,EEWORLD, CC26XX!”,并且可以读写BLECharacteristic,可见BLE功能正常。





版本历史(Revision History

版本号
发布时间
内容
A0
2015-09-02
初次发布。

DN2000-0000-A0_TI CC26xx硬件设计.pdf (1.48 MB, 下载次数: 129)

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发表于 2015-9-2 08:53 | 显示全部楼层
占座!

玩板看这里:

http://bbs.eeworld.com.cn/elecplay.html

EEWorld测评频道众多好板等你来玩,还可以来频道许愿树许愿说说你想要玩的板子,我们都在努力为大家实现!



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版主

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测评达人

发表于 2015-9-2 09:20 | 显示全部楼层
好,顶一个。


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管理员

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发表于 2015-9-2 11:37 | 显示全部楼层
真迅速,加油加油

不管是哪年,都要加油!继续为中国电子行业做出小小的贡献吧! 扣扣 1206973913



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纯净的硅(初级)

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发表于 2015-9-18 15:26 | 显示全部楼层
很好啊!


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纯净的硅(初级)

Rank: 4

发表于 2015-9-18 15:30 | 显示全部楼层
主晶振不要外接匹配电容是亮点!


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纯净的硅(中级)

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测评达人

发表于 2015-9-23 07:39 来自手机 | 显示全部楼层
好厉害


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纯净的硅(初级)

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发表于 2015-11-5 13:32 来自手机 | 显示全部楼层
板子调试好了没?

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早就调试好了啊,  详情 回复 发表于 2016-4-7 11:51


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纯净的硅(初级)

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 楼主| 发表于 2016-4-7 11:51 | 显示全部楼层

早就调试好了啊,


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一粒金砂(中级)

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发表于 2016-4-7 21:02 | 显示全部楼层
楼主的介绍很详细,学习了


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一粒金砂(初级)

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发表于 2018-1-27 19:10 | 显示全部楼层
求楼主分享PCB,我等非做硬件的,做上面软件,想使用一下PCB,求分享,谢谢

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我做的很山寨,不正规,你不做硬件的话估计连启动都比较困难,推荐官方的开发板吧。  详情 回复 发表于 2018-2-1 16:06


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纯净的硅(初级)

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 楼主| 发表于 2018-2-1 16:06 | 显示全部楼层
folk113 发表于 2018-1-27 19:10
求楼主分享PCB,我等非做硬件的,做上面软件,想使用一下PCB,求分享,谢谢

我做的很山寨,不正规,你不做硬件的话估计连启动都比较困难,推荐官方的开发板吧。


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一粒金砂(初级)

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发表于 2018-3-1 08:38 | 显示全部楼层
mars4zhu 发表于 2018-2-1 16:06
我做的很山寨,不正规,你不做硬件的话估计连启动都比较困难,推荐官方的开发板吧。

我目前学习制作PCB,做了三版,都是可以调试官方的simple peripheral,调试 stack system能走过部分代码,调试stack app提示unkonw cpu status, 然后测试电压指标也都是正常的,但是32.768晶振不起振,求楼主分享一下板子pcb,谢谢。

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QQ: 512758456 记得填写自己的备注  详情 回复 发表于 2018-3-2 14:41


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纯净的硅(初级)

Rank: 4

 楼主| 发表于 2018-3-2 14:41 | 显示全部楼层
本帖最后由 mars4zhu 于 2018-3-2 14:51 编辑
folk113 发表于 2018-3-1 08:38
我目前学习制作PCB,做了三版,都是可以调试官方的simple peripheral,调试 stack system能走过部分代码 ...
附件。PCB采用PADS9.5设计的。其中可能元件库有一些我自己定义的元件PADS软件没有,你直接看PDF文件吧。
CC26xx_MiniKit.zip (924.03 KB, 下载次数: 15)


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一粒金砂(初级)

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发表于 2018-6-17 20:29 | 显示全部楼层
不错,点个赞


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