各种芯片特性对比

1、先简单的将各种无线收发芯片做个对比，然后从中选出一个较为合适的芯片在详细与CC2540蓝牙芯片作对比。表1 各种无线收发芯片对比芯片型号nRF2401RF2915BC418XC1201CC400工作电压1.93.6V2.45V2.53.4V2.45.5V2.73.3V数据是否可以直接单片机串口使用可以直接接单片机串口，数据无需曼彻斯特编码，效率高不能直接接单片机串口，数据需要曼彻斯特编码，效率低不能直接接单片机串口，数据需要曼彻斯特编码，效率低不能直接接单片机串口，数据需要曼彻斯特编码，效率低不能直接接单片机串口，数据需要曼彻斯特编码，效率低最大发射功率0dBm+5 dBm+12 dBm+5

2、dBm+14 dBm发射模式下电流(5dBm)11.3mA(0dBm)17mA45mA10mA91mA接受模式下电流12.3mA(2000kbps)6.8mA最大8mA7.5mA40mA速率1或2Mbps9.6Kbps<128Kbps（外部调制）2.4Kbps（内部调制）64Kbps9.6kbps需要外接天线数量11221外围原件数量约2个约50个>50个两根天线约20个，一根天线约35个>25个根据上表各种芯片的性能对比，结合一些实际因素， 在这些芯片中我们初步认为nRF2401无线收发一体芯片比较适合。因为其与蓝牙芯片一样都是工作在2.4GHz自由频段。为此我们在下面将进

3、一步将其与CC2540蓝牙芯片做进一步的对比，然后从两者中选出一个更为合适的芯片。下面我们将对比nRF24l01芯片与CC2540蓝牙芯片的优缺点表2 CC2540与nRF24L01芯片对比芯片型号CC2540nRF24L01特性真正的低功耗蓝牙片上系统解决方案：集成低功耗蓝牙协议栈，包括外设接口和广泛的传感器等真正的GFSK（高斯频移键控）单片式收发芯片，集成所有与RF协议相关的高速信号处理部分，比如自动重发丢失数据包和自动产生应答信号等，其SPI接口可以利用单片机的硬件SPI接口或用单片机I/O口进行模拟，内部有FIFO可以与各种高低速微处理接口，便于使用低成本单片机。发射功率3dBm最大

4、0dBm发射模式下电流24mA（-6dBm）11.3mA（0dBm）接收模式下电流19.6mA12.3mA掉电模式下电流无仅为900nA功率模式1235A（3s唤醒）无功率模式20.9A（睡眠计时器开启）无功率模式30.4A（外部中断）无接收灵敏度-93dBm-85dBm传输速率1Mbps1Mbps或2Mbps供电范围2V-3.6V1.9V-3.6V封装尺寸6mm*6mm4mm*4mm成本大约10元（淘宝价格）大约5元（淘宝价格）SPI接口传输速率无08MbpsRF部分（1）蓝牙低功耗兼容技术（2）出色的链路预算（高达97dB）,支持无外部前段的远程应用（3）精确的数据接收信号强度检测（RSS

5、I）（4）适用于针对世界范围内的无线电射频调节系统（1）与nRF24*系列完全兼容（2）采用全球开放的2.4GHz片段，有125个频道，可满足多频及跳频的需要（3）可100%RF检验外围设备（1）含8个通道和可配置分辨率的12位数模转换（2）集成高性能比较器（3）通用定时器16字节（4）21个多功能I/O接口（5）32kHz休眠定时器（6）2个串口（7）全速USB接口（8）AES安全协处理器（9）电池监控和温度传感器（10）每个CC2540内涵一个唯一的48位IEEE地址（1）内置增强型的“ShockBurst”工作模式（2）内置硬件的CRC校验和点对多点的地址控制（3）4线SPI通讯接口，适

6、合与各种MCU连接，编程简单（4）可通过软件设置工作频率、通讯地址、传输速率和数据长度（5）MCU可通过IRQ引脚快判断是否完成数据接收和数据发送CC2540芯片简介：图1 CC2540引脚图从上图可知，CC2540芯片共有40个引脚，全部引脚可分为I/O端口线引脚、电源线引脚和控制线引脚三类。I/O端口线引脚：CC2540有19个可编程的I/O引脚，p0、p1口是完全的8位口，p2口只有3个可以使用的位。I/O端口的关键特性：（1）可设置为通常的I/O口，也可设置为外围I/O口使用；（2）在输入时有上拉和下拉能力；（3）19个数字I/O口引脚都具有响应外部的中断能力。如果需要外部中断，可对I

7、/O口引脚产生中断，同时外部的中断事件也可能被用来唤醒休眠模式。（4）1219脚（即P0_0P0_7）:具有4mA输出驱动能力； 9/11脚（即P1_0P1_1）：具有20mA输出驱动能力； 58脚（P1_2P1_5）、3436脚（P2_0P2_2）、3738脚（P1_6P1_7）:具有4mA输出驱动能力。表3 电源线引脚功能引脚号功能21 为模拟电路连接2.03.6V24为模拟电路连接2.03.6V27为模拟电路连接2.03.6V28为模拟电路连接2.03.6V29为模拟电路连接2.03.6V31为模拟电路连接2.03.6V40提供1.8V的去耦电压，此电压不为外电路所使用39为I/O提供2

8、.03.6V工作电压10为I/O提供2.03.6V工作电压表4 控制线引脚功能引脚号功能3232.768kHZ XOSC的2.4端口3332.768kHZ XOSC的2.3端口2232MHz的晶振引脚1或外部时钟输入引脚2332MHz的晶振引脚225在RX期间向LNA输入正向射频信号；在TX期间接受来自PA的输入正向射频信号26在RX期间向LNA输入负向射频信号；在TX期间接受来自PA的输入负向射频信号20复位引脚，低电平由有效30为参考电流提供精确的偏置电阻用CC2540芯片设计的蓝牙模块系统框图如图2所示图2 蓝牙模块系统框图从图2可以看出外围电路设计的设计主要围绕主控芯片CC2540核心

9、芯片进行设计。外围电路主要包括两个时钟、电源电路、阻抗匹配电路、通信接口电路、天线等。片内供压方式:1.8V的稳压器外加去耦电容；现实中可以用40号管脚外加1f的电容来实现。两时钟电路中，一个时钟电路用工作频率为32.768kHz的石英晶振和两个均为15pF的电容实现，石英晶振接芯片管脚 33 和 32，另一个时钟电路由一个工作频率为32MHz 的石英晶振和两个分别为 22pF 和 12pF的电容实现，32MHz的石英晶振接芯片管脚 22 和23。其实物图如下图所示图3 CC2540蓝牙模块nRF24L01芯片简介图4 nRF24l01内部结构原理及管脚表5 nRF2401管脚功能管脚名称管脚

10、功能备注1CE数字输入用于激活芯片的接受或发送模式2DR2数字输出数据通道2接收数据准备好输出，表示可以接受数据3CLK2数字输入/输出接收数据通道的时钟输出/输入4DOUT2数字输出接收数据通道2的输出5CS数字输入片选用于激活配置模式6DR1数字输出该脚输出可用于表示数据通道1接收数据准备好7CLK1数据输入/输出在数据通道1的3-线接口发送时钟输入和接收的时钟输出/输入8DATA数字输入/输出接收通达1/发送数据输入/3-线接口9DVDD功率数字电源正端，使用时应退耦10VSS功率接地（0V）11XC2模拟输出晶振接入端12XC1模拟输入晶振接入端13VDD_PA功率输出功率放大器电源端

11、14ANT1射频天线接口115ANT2射频天线接口216VSS_PA功率接地（0V）17VDD功率+3V DC电源端18VSS功率接地（0V）19IREF模拟输入参考电流输入端20VSS功率接地（0V）21VDD功率+3V DC电源端22VSS功率接地（0V）23PWR_UP数字输入功率上限24VDD功率+3V DC电源端nRF24L01其实物如下图图5 nRF24l01无线模块用nRF24l01芯片设计无线收发系统主要包括四部分：射频收发部分、单片机控制部分、接口电路和电源部分nRF与CC2540蓝牙芯片的比较结果（1）硬件方面 CC2540方案：一般由多个芯片组成，即由PLL,发射接收处理

12、，基带处理等多个芯片组成，所以硬件相对nRF复杂一点，不过总体来说外围电路实现还是不是那么困难。 nRF方案：只需要数个外围元件。（2）接口方式 CC2540对时序要求比较严格。 nRF需要与单片机SPI或I/O连接。（3）编程 CC2540:通信协议和软件堆栈比较复杂，不过CC2540内部已经集成了低功耗蓝牙协议栈和基本软件，所以使用起来简单方便。 nRF：提供了实用化的源代码，使编程相对方便一点（4）功耗 因CC2540有3中功率模式，且模式之间切换时间短、方便。所以功耗比较低。结论：通过以上性能比较。个人比较倾向于使用CC2540蓝牙芯片。首先CC2540芯片属于低功耗芯片，而且还是一个

13、真正意义上的片上系统，并且显著降低了成本和物理尺寸。从上面的表格可以看出CC2540各种模式下的功耗电流都特别小，使用寿命长久，所以比较符合我们要求的低功耗设计。而且其还支持固件升级，可在片上存储数据，其灵活性将不断地提高，同时由于CC2540芯片集成了低功耗蓝牙协议栈，具有基本的软件，这样使用起来比较方便。CC2540芯片还内置了微控制处理器，相比于nRF2401性能更好一点。综合考虑，个人认为CC2540更适合我们所需。蓝牙天线的类型：（1）倒F型天线顾名思义，倒F型天线因其结构与倒置的英文字母F相似而得名。如图5所示。其中（L+H）只有四分之一波长而且在其结构中已经包含有接触地金属面，可

14、以降低对模块中接地金属米难的敏感度，所以非常适合用在蓝牙模块装置中。另外一方面，由于倒 F 型天线只需要利用金属导体配合适当的馈线及天线短路到接地面的位置，故其制作成本低，而且可以直接与 pcb电路板焊接在一起，一体化设计。图5 倒F型天线优点：结构简单、重量轻、可共形、制造成本低、辐射效率高、容易实现多频段工作等。（2）曲流型天线因其长度比较难以确定，长度一般比四分之一波长稍长。（3）陶瓷天线陶瓷天线是另外一种适合于蓝牙装置使用的小型化天线。陶瓷天线的种类分为块状陶瓷天线和多层陶瓷天线。块状天线是使用高温将整块陶瓷体一次烧结完成后再将天线的金属部分印在陶瓷块的表面上。多层天线烧制采用低温共烧的方式讲多层陶瓷迭压对位后再以高温烧结，所以天线的金属导体可以根据设计需要印在每一层陶瓷介质层上，如此一来可以有效缩小天线尺寸，并能达到隐藏天线目的。由于陶瓷本身介电常数较 pcb 电路板高，所以使用陶瓷天线能有效缩小天线尺寸，在介电损耗方面，陶瓷介质也比 pcb 电路板的介电损失小，所以非常适合低耗电率的的蓝牙模块中使用。陶瓷天线尺寸一般 1210 封装相当，效果要强于板载天线。使用亦比较方便，一般有ANT 接入脚和地脚，在 pcb 设计时，