51单片机进军无线大市场

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51单片机进军无线大市场
                                    
作者      无线谷      
关键词：无线单片机   ZIGBEE   802.15.4   CC2430

一、 单片机的无线化和无线网络化大趋势
         芯片巨人TI公司收购无线单片机的先锋CHIPCON公司后，推出了全新概念的新一代ZIGBEE无线单片机 CC2430/CC2431系列和短距离通讯的新一代无线单片机CC2510/CC1110系列，这些以经典8051微处理器为内核无线单片机，也称“射频SoC(片上系统)”，以其优异的无线性能，超低功耗，超低成本，在单片机技术领域，开创了单片机无线化和无线网络化的全新时代，采用这些新型无线单片机，进行无线通讯，RFID，无线数传产品等产品设计，是开发低成本、低功耗单片机应用产品的非常理想方案。

以CC2430为代表的新一代射频SoC(片上系统)的特点是：
       1．专门的设计，将全部的zigbee/802.15.4 需要的高频部分电路全部集成到了电路内部，从无线单片机到天线之间，只有3-5个 0603的普通零件，系统设计者完成不必需要任何高频方面的经验。
       2．采用特殊设计，使8051微处理器和高频线路间，实现完美的配合，数字电路对高频通讯的影响减低到最小(因为对于非常微小高频信号而言，8051就是一个很大的数字噪声源)。
      3．将高速8051微处理器，32K 到128K闪存，8k SRAM多种外围电路，A/D，RTC和CC2420无线芯片等全部设计成一只非常小的芯片(48脚 7X7平方毫米大小)，真正实现了单片机的无线化，微型化，使采用这类单片机的产品可以做成微型遥控器，信用卡一样薄的微型卡片，RFID长距离卡片，能置入人体的微型传感器等等。
        4．无线通讯中的需要的大量软件处理，包括纠错，防止空气中包装碰撞，IEEE 802.15.4标准通讯协议处理，网络路由，多种网络拓扑等等，都可以象“搭积木”一样，轻易放入无线单片机内部存储器中间去，由于CC2430这样的新一代无线单片机具有较大的存储空间，以CC2430-F128 为例，如果将IEEE 802.15.4的协议软件放进去，大概只需要1/4存储空间，将完整ZIGBEE 无线网络协议栈放入进去，也只需要1/2空间，我们还有足够空间存储我们的应用代码。
        5．功耗非常低，CC2430无线单片机待机是电流消耗仅0.2UA, 在32K晶体时钟下运行，电流消耗小于1UA； 使用小型电池寿命可以长达10年。
        6．价格非常低： CC2430分别包括高速8051内核，ZIGBEE RF硬件部分，8K SRAM,128K/64K/32K 闪存，大量购买的分别是 4美元 到 2美元；而更加简化的CC2510/CC1100，价格会更低；从目前情况看，由于高频部分的硅成本非常低，加上非常大的生产数量，所以RF+MCU的总体价格，可能会低于普通常见8051单片机的价格。  
         从以上的这些特点我们看到了单片机无线化，无线网络化的大趋势，对于准备学习使用无线技术的广大单片机工程师和电子工程师而言，这是一个大好的消息，因为，从有线到无线的技术过渡中，将不再需要重新学习和熟悉单片机的结构/指令系统/编译开发工具；而直接快速进入无线产品开发的实践中去。

二、 8051的单片机，装上802.15.4标准和zigbee 智慧
作为8051兼容的无线单片机第一代产品的代表是chipcon 公司的cc1010, Nordic 公司的nRF24E1/nRF9E5。推出的时间是2004年；分别工作在300-1000mhz/2.4GHZ频道；价格在30-50人民币/每片左右；这些无线单片机由于工作可靠，技术成熟，软件丰富，所以这几年获得了非常广泛的应用，对于一般的点到点，点到多点，无线数传，和各种类似无线键盘，无线摇杆，简单遥控器，无线抄表等应用和学习无线通讯知识，教学实验等，直到今天应该仍然是很好的选择。              
无线通讯(我们这里主要指短距离无线通讯和嵌入式无线通讯)的发展，需要将更多的节点通过无线联系起来，包括各种传感器网络，无线实时定位网络，射频识别网络，数字家庭网络，安全监视网络等等，这就需要解决两方面的问题：无线通讯的标准化和网络拓扑管理。
网络标准化，通俗而言就是网络节点的互通性，各种不同功能的无线网络节点需要能相互交流，相互认识，举例而言，为来家庭中，各种家电将装有无线功能，汇集成一个互通的无线网络，冰箱可能是日本的，电视是中国造，烟雾报警器可能来自美国，所有的家电通过无线汇集到家庭网关，必须要可以相互认识，才可以进行无线数据通讯，这就需要一个所有制造厂家可以遵循的标准，目前这个标准就是IEEE 802.15.4， 一个专门针对这类应用的国际标准。
网络拓扑管理，主要是建立在IEEE 802.15.4之上的网络层，包括各种网络的形态，无线网络节点可以象一个星状连接，也可以象一个葡萄串一样，串在一起，也可以象一张大网，相互连接，相互间可以从任意节点间进行通讯；这就需要在网络层能相互兼容，这就有了zigbee, ---- 一套标准化的网络层协议规范。
  802.15.4标准和zigbee网络，已经是当今世界的技术热点，你可以在网上发现数量巨大相关信息，也可以方便的学习到这方面知识。
  实现网络的标准化，管理越来越复杂的无线网络，需要有大量的软件代码来实现，也需要对无线通讯的技术的精通和大量的人力物力投入来进行