隨著網(wǎng)絡(luò)及其通信技術(shù)的飛速發(fā)展，短距離無(wú)線(xiàn)通信以其抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、安全性好、受地理?xiàng)l件限制較少、安裝施工簡(jiǎn)便靈活等特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。無(wú)線(xiàn)SoC芯片（也稱(chēng)無(wú)線(xiàn)單片機(jī)）將微控制器、存儲(chǔ)器、A/D轉(zhuǎn)換器、需要的接口電路和無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片全部集成到一個(gè)非常小的芯片上，并具有通用頻帶、收發(fā)合一、低發(fā)射功率、高靈敏接收等優(yōu)點(diǎn)，因而在當(dāng)前短距離無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用潛力十分巨大。而采用內(nèi)嵌8051的無(wú)線(xiàn)SoC芯片，一方面能繼續(xù)使用8051微控制器已經(jīng)發(fā)展成熟的各種應(yīng)用軟件資源。另一方面， 目前市面上流行的8051開(kāi)發(fā)工具（如Keil C51）都可以用于這種芯片的軟件開(kāi)發(fā)。在已經(jīng)推出的幾種以8051微控制器為內(nèi)核的無(wú)線(xiàn)SoC芯片中。最具有代表性的是chipcon公司的CC1010、Nordic公司的nRF9E5和nRF24E1。本文將對(duì)這三款無(wú)線(xiàn)SoC芯片作以對(duì)比描述，同時(shí)分析一下它們各自的結(jié)構(gòu)原理、特性及典型應(yīng)用電路

1 CC1010無(wú)線(xiàn)SoC芯片

CC1010是Chipcon公司推出的單片、多頻段、低功耗的系統(tǒng)級(jí)無(wú)線(xiàn)射頻收發(fā)芯片。該芯片基于Chipcon公司的0.35 um CMOS工藝生產(chǎn)，具有很高的集成度 該芯片內(nèi)嵌8051微控制器，并包含32 KB Flash、2048+128字節(jié)SRAM、3通道10位ADC以及加密/解密用的DES模塊。發(fā)射器采用直接變頻發(fā)射，接收器采用低-中變頻接收。CC1010通過(guò)8位控制寄存器RFMAIN來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)收發(fā)控制，不同工作頻率（315-915 MHz）的應(yīng)用電路可通過(guò)調(diào)節(jié)元器件C31～C181、L32～L101和R131等參數(shù)值來(lái)實(shí)現(xiàn) 外接晶體必須連接到芯片的XOSC端，同時(shí)VCO也需要外接一個(gè)外部電感。CC1010的典型應(yīng)用電路如圖1所示。

圖1 CC1010的典型應(yīng)用電路

2 nRF9E5無(wú)線(xiàn)SoC芯片

nRF9E5是Nordic公司推出的系統(tǒng)級(jí)無(wú)線(xiàn)射頻收發(fā)芯片，主要工作在433/868/915 MHz的ISM頻段。該芯片內(nèi)嵌高性能8051 MCU和4通道10位ADC，可工作在ShockBurst模式（自動(dòng)處理前綴、地址和CRC），能進(jìn)一步降低電流消耗和系統(tǒng)成本。nRF9E5通過(guò)SPI接口（MISO、MOSI和SCK）從片外存儲(chǔ)器（如“25320一族”）實(shí)現(xiàn)程序裝載，SPI口的MISO、SCK和MOSI與P1口的低3位復(fù)用。芯片可通過(guò)寄存器SPI-CTRL來(lái)控制功能間的轉(zhuǎn)換。由于SPI硬件不產(chǎn)生任何片選信號(hào)，故可以用GPIO口來(lái)進(jìn)行片選。通常，系統(tǒng)上電時(shí)，SPI自動(dòng)和片外25320相連。當(dāng)程序加載完成后，MISO （P1.2）、MOSI（P1.0）可以用作其它用途，比如GPIO或其他的SPI器件。nRF9E5的4輸入ADC可通過(guò)軟件進(jìn)行選擇。通道0～3可以把對(duì)應(yīng)引腳AIN0～AIN3上的電壓值分別轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，通道4則用于對(duì)nRF9E5工作電壓的監(jiān)控。A/D轉(zhuǎn)換器默認(rèn)工作于10位方式，也可以通過(guò)軟件設(shè)置為6位、8位或12位方式。收發(fā)器通過(guò)片內(nèi)MCU的并行口或SPI口與微控制器進(jìn)行通信。芯片中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好、載波檢測(cè)和地址匹配信號(hào)也可作為微控制器的中斷信號(hào)。器件的輸出功率、頻道和其它射頻參數(shù)可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器RADI0（0xA0）的編程來(lái)控制，為了節(jié)能，也可通過(guò)程序來(lái)控制收發(fā)器的開(kāi)/關(guān)。nRF9E5的典型應(yīng)用電路如圖2所示。

3 nRF24E1無(wú)線(xiàn)SoC芯片

nRF24E1是一種工作頻率可達(dá)2.4 GHz的無(wú)線(xiàn)射頻收發(fā)芯片，內(nèi)部嵌有與8051兼容的微控制器和9通道10位ADC，可在1.9～3.6 V電壓下穩(wěn)定工作，而不需要外接SAW濾波器。nRF24E1內(nèi)部具有電壓調(diào)整器和VDD電壓監(jiān)視。

nRF24E1是業(yè)界首次推出的全球2.4 GHz通用完整型低成本射頻系統(tǒng)級(jí)芯片，其無(wú)線(xiàn)收發(fā)部分有與nRF2401相同的功能。該功能可由外部并行口和外部SPI來(lái)啟動(dòng)，每一個(gè)待發(fā)信號(hào)對(duì)于處理器來(lái)說(shuō)，都可以作為中斷來(lái)編程，或者通過(guò)GPIO端口來(lái)實(shí)現(xiàn)。在nRF24E1的內(nèi)部存儲(chǔ)空間中，512 B ROM用于存儲(chǔ)引導(dǎo)程序。上電后，該ROM可以將EEPROM中存儲(chǔ)的程序下載到4KB RAM的程序運(yùn)行空間，另外的256 B RAM作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，無(wú)線(xiàn)收發(fā)器nRF24E1可以通過(guò)軟件編程來(lái)設(shè)定接收地址、收發(fā)頻率、發(fā)射功率、無(wú)線(xiàn)傳輸速率、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模式以及CRC校驗(yàn)和長(zhǎng)度以及有效數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等無(wú)線(xiàn)通信參數(shù)。在掉電模式，晶振停止工作時(shí)的電流消耗典型值為2 uA。nRF24E1的典型應(yīng)用電路如圖3所示。

4 三款無(wú)線(xiàn)SoC芯片的性能比較

以上三款無(wú)線(xiàn)SoC芯片的性能對(duì)比如表1所列。

5 結(jié)束語(yǔ)

由以上的比較可看出，Chipcon公司的CC1010可實(shí)現(xiàn)300～915 MHz頻率范圍內(nèi)的無(wú)線(xiàn)通信，最小的功率消耗僅為0.2 yA，并具有32 KB的Flash，在一些需要大容量存儲(chǔ)應(yīng)用的場(chǎng)合，CC1010的優(yōu)點(diǎn)比較明顯。但CC1010數(shù)據(jù)傳輸需要進(jìn)行曼徹斯特編碼，且在編程上需要有一定的技巧和經(jīng)驗(yàn)，而且曼徹斯特編碼會(huì)大大降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩话銉H能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)速率的1/3。

Nordic的nRF9E5可工作在433/868/930 MHz頻段，nRF24E1則可工作在2.4 GHz頻段，雖然Nordic公司的無(wú)線(xiàn)SoC芯片存儲(chǔ)空間較小（只有4 KB），但由于其采用了較好的電源管理方式和快速的ShockBurst技術(shù)，且價(jià)格較CC1010具有一定優(yōu)勢(shì)，因此，相對(duì)于Nordic的nRF9E5和nRF24E1來(lái)說(shuō)，前者具有較好的覆蓋范圍，后者則擁有較高的傳輸速率。這就需要在具體應(yīng)用時(shí)做出權(quán)衡。

內(nèi)嵌8051無(wú)線(xiàn)SoC芯片的出現(xiàn)為開(kāi)發(fā)低成本和低功耗的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)提供了新的選擇，同時(shí)使無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作更加簡(jiǎn)化，也更容易開(kāi)發(fā)。在對(duì)它們進(jìn)行具體設(shè)計(jì)時(shí)，可采用可編程組態(tài)寄存器，具體可編程的關(guān)鍵參數(shù)包括接收和發(fā)射模式、RF輸出功率電平、頻率合成關(guān)鍵參數(shù)（包括RF輸出頻率、FSK調(diào)制頻率分離偏差和晶振基準(zhǔn)頻率等）、低功耗模式、基準(zhǔn)振蕩器在低功耗模式中啟動(dòng)或關(guān)閉、數(shù)據(jù)速率和數(shù)據(jù)形式選擇等。