主要芯片介绍

　　CC2420

　　CC2420是一款兼容2.4GHz IEEE 802.15.4的无线收发芯片。该芯片体积小、功耗低，非常适合于家庭及楼宇自动化、工业监控等应用系统。

　　CC2420具有完全集成的压控振荡器，只需要天线、16MHz晶振等非常少的外围电路就能在2.4GHz频段工作。CC2420只提供一个SPI接口与微处理器连接，通过这个接口完成设置和收发数据工作。许多单片机都集成了SPI控制器，例如MSP430，可以非常方便地与CC2420配合使用。简单的外围电路和处理器接口，使得CC2420可以应用在非常廉价的设备上。

　　MSP430

　　MSP430是具有超低功耗特点的16位单片机，本方案选用MSP430F149，其功耗电流已经达到了mA级。它是功能强大的CPU内核:16位CPU和高效的RISC指令系统，无外扩的数据地址总线，在8MHz时可达到125ns的指令周期，具有16个快速响应中断，能及时处理各种紧急事件。丰富的片内外围功能模块：12位的A/D转换器ADC12内包括采样/保持功能的ADC内核、转换存储逻辑、内部参考电平发生器、多种时钟源、采样及转换时序电路。有8个外通道,4个内通道，高达200kbps的采样速率，多种采样方式。两路USART通信串口，可用于UART和SPI模式;片内有精密硬件乘法器、两个16位定时器，6个并行口Pl～P6, 48条I/O口线，其具有64KＢ的闪存,用于存储采集数据。

CC2420与MSP430的硬件接口电路

　　CC2420与处理器的连接非常方便。它使用SFD、 FIFO、 FIFOP、和CCA 4个引脚表示收发数据的状态;而处理器通过SPI接口与CC2420交换数据、发送命令等。

　　CC2420收到物理帧的SFD字段后，会在SFD引脚输出高电平，直到接收完该帧。如果启动了地址辨识，在地址辩识失败后，SFD引脚立即转为输出低电平。FIFO和FIFOP引脚表示接收FIFO的缓存区状态。如果接收FIFO缓存区有数据，FIFO引脚输出高电平;如果接收FIFO缓存区为空，FIFO引脚输出低电平。当FIFOP引脚在接收FIFO缓存区的数据超过某个临界值时，或者在CC2420接收到一个完整的帧以后输出高电平。临界值可以通过CC2420的寄存器设置。

　　CCA引脚在信道有信号时输出高电平，它只在接收状态下有效。在CC2420进入接收状态至少8个符号(symbol)周期后，才会在CCA引脚上输出有效的信道状态信息。

　SPI接口由CSn、SI、SO和SCLK引脚组成。处理器通过SPI接口访问CC2420内部寄存器和存储器。在访问过程中，CC2420是SPI接口的从设备，接收来自处理器的时钟信号和片选信号，并在处理器的控制下执行输入／输出操作。SPI接口接收或者发送数据时，都与时钟下降沿对齐。CC2420与MSP430是通过SPI连接的，其中，MSP430处于主模式，CC2420处于从模式。MSP430还有4个I/O与CC2420相连，主要起查询CC2420状态的作用。CC2420与MSP430的接口电路如图2所示。



图2 视频采集系统硬件结构框图

　节点设计的要点及注意事项
　　在设计节点时,重点是射频部分, CC2420要求时钟源的精度在±40ppm以内。本文采用高精度、性能稳定的四脚贴片晶振，来避免晶振的漂移。
　　进行电路板设计时,要采取抗干扰措施：射频电路没有用做布线的面积均需用铜填充并连接到地，以提供RF屏蔽，达到有效抗干扰的目的；CC2420芯片底部应接地；为了降低延迟、减少串扰，确保高频信号的传输，要使用多个接地过孔将CC 2420芯片底部和地层相连； 器件要紧密地分布在CC2420的四周，并使用较小的封装。
　　另一个要考虑的是天线。天线在无线通信中起着举足轻重的作用，天线的选择和设置会直接影响整个无线通信网络的运行质量。本节点射频芯片CC2420可以使用金属倒F型PCB引线天线和单极天线两种设计方案。PCB引线天线是印制在电路板上的导线，通过它来感应空中电波、接收信息。PCB天线的形状、尺寸应严格按照数据手册设计。

图3 电视跟踪系统流程图

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