ZigBee硬件模块的设计方法和流程

Motion DetectorSecurity & AlarmDoor ControlLighting ControlAutomatic Notificationf-Environmental MonitoringWindow ControlernoLfi Controi jFlDdiators & TBmperature| q 叫 _ . i!jB l 4祐g & Cornj石本文介绍ZigBee硬件模块的设计方法和流程，今天我们就来学习一下ZigBee模块是 如何制作的。目前，生产ZigBee芯片的有好几家大公司，Tl、Freescale、AtmeI和Jennie等均有 各自的ZigBee芯片，TI和Freescale用的比较多，设计参考文档也比较全。TI的ZigBee 解决方案主页链接如下： familyld=367&contentType=4。其中包括了 CC2420、CC2520、CC2430、CC2431 和最 新的CC2480的设计指南。Freescale的ZigBee解决方案主页链接如下： IEEE802.15.4 收发器 MC13192、 MC13193和单芯片MC13213、MC13214等的设计指南。我觉得这两家的参考设计文档比较齐全，降低了我们入门的门槛和硬件设计的难度。下 面我就以 Freescale 的 MC13213 为例，说明一下硬件设计流程和方法。首先，从整体来看，我们可以将目标设计分为几个模块：电源模块、主芯片模块、天线 模块调试接口和外围扩展模块。其中，电源模块、天线模块、调试接口和主芯片模块是必须 的，可以用通常所说的”最小系统”来描述。外围扩展模块是根据用户的实际需求自行添加。1. 电源模块按照MC13213的datasheet，其工作电压范围在2-3.4V，而我们一般使用干电池或者 可充电的锂电池供电，这样，我们就需要一个LDO或者DC-DC，它的作用就是将我们的电 池电压降到MC13213可以工作的范围内。在这里，我们可以选用TI的76930，不仅因为体积小（SOT23封装），而且Dropout Voltage的典型值在71mV100mA。另外，如果用可充电的锂电池的话，需要注意加上保护电路，如下图1 所示：图1. 电源模块Motinn DetectorRemotfe ControlAutomatic NotificationFlodiators & Temperature 7Security & Alarm口 V: I h W i ，:h/lonitorifig & ControlWindow Control本文介绍ZigBee硬件模块的设计方法和流程，今天我们就来学习一下ZigBee模块是 如何制作的。Doc廿 Control11V*Lighting Controlta ili jEnvironmental Monitormg目前，生产ZigBee芯片的有好几家大公司，Tl、Freescale、AtmeI和Jennie等均有 各自的ZigBee芯片，TI和Freescale用的比较多，设计参考文档也比较全。TI的ZigBee解决方案主页链接如下： familyld=367&contentType=4。其中包括了 CC2420、CC2520、CC2430、CC2431 和最 新的CC2480的设计指南。Freescale的ZigBee解决方案主页链接如下： IEEE802.15.4 收发器 MC13192、 MC13193和单芯片MC13213、MC13214等的设计指南。我觉得这两家的参考设计文档比较齐全，降低了我们入门的门槛和硬件设计的难度。下 面我就以 Freescale 的 MC13213 为例，说明一下硬件设计流程和方法。首先，从整体来看，我们可以将目标设计分为几个模块：电源模块、主芯片模块、天线 模块调试接口和外围扩展模块。其中，电源模块、天线模块、调试接口和主芯片模块是必须 的，可以用通常所说的”最小系统”来描述。外围扩展模块是根据用户的实际需求自行添加。1. 电源模块按照MC13213的datasheet，其工作电压范围在2-3.4V，而我们一般使用干电池或者 可充电的锂电池供电，这样，我们就需要一个LDO或者DC-DC,它的作用就是将我们的电 池电压降到MC13213可以工作的范围内。在这里，我们可以选用TI的76930,不仅因为 体积小（SOT23封装），而且Dropout Voltage的典型值在71mV100mA。另外，如果 用可充电的锂电池的话，需要注意加上保护电路，如下图1 所示：图1. 电源模块Motion DetectorSecurity & AlarmDoor ControlLighting ControlAutomatic Notificationf-Environmental MonitoringWindow ControlernoLfi Controi jFlDdiators & TBmperature| q 叫 _ . i!jB l 4祐g & Cornj石本文介绍ZigBee硬件模块的设计方法和流程，今天我们就来学习一下ZigBee模块是 如何制作的。目前，生产ZigBee芯片的有好几家大公司，Tl、Freescale、AtmeI和Jennie等均有 各自的ZigBee芯片，TI和Freescale用的比较多，设计参考文档也比较全。TI的ZigBee 解决方案主页链接如下： familyld=367&contentType=4。其中包括了 CC2420、CC2520、CC2430、CC2431 和最 新的CC2480的设计指南。Freescale的ZigBee解决方案主页链接如下： IEEE802.15.4 收发器 MC13192、 MC13193和单芯片MC13213、MC13214等的设计指南。我觉得这两家的参考设计文档比较齐全，降低了我们入门的门槛和硬件设计的难度。下 面我就以 Freescale 的 MC13213 为例，说明一下硬件设计流程和方法。首先，从整体来看，我们可以将目标设计分为几个模块：电源模块、主芯片模块、天线 模块调试接口和外围扩展模块。其中，电源模块、天线模块、调试接口和主芯片模块是必须 的，可以用通常所说的”最小系统”来描述。外围扩展模块是根据用户的实际需求自行添加。1. 电源模块按照MC13213的datasheet，其工作电压范围在2-3.4V，而我们一般使用干电池或者 可充电的锂电池供电，这样，我们就需要一个LDO或者DC-DC，它的作用就是将我们的电 池电压降到MC13213可以工作的范围内。在这里，我们可以选用TI的76930，不仅因为体积小（SOT23封装），而且Dropout Voltage的典型值在71mV100mA。另外，如果用可充电的锂电池的话，需要注意加上保护电路，如下图1 所示：图1. 电源模块4. 调试接口Freescale有自己的BDM接口，称为background debug module。一般，我们可以在 板子上设计插针来实现。但是，考虑到ZigBee模块在很多情况下，它的体积要求很小，这 样一来，六个插针的 BDM 接口就显得臃肿好多。因此，我们这里使用 miniUSB 接口来外 扩。如下图4所示，其中的miniUSB接口还包括了电源、UART的Rx和Tx。USB1CHG2Tri34BKD图 4. miniUSB 图5. 外围扩展模块l 充电管理芯片：如果使用可充电锂电池的话，充电管理芯片是不能少的。这里，我们 选用Freescale的MC34673。在CC （恒流）模式下，充电的电流可以通过电阻R6来调整， 如下图5所示，具体可以参考其datasheet。CHG:匚luFWBATPPRISETCHGFASTENL7皿琦3KATT+C20阳2.A1FU3K图 5. 充电管理电路模块l 指示灯：一般可以用指示灯来指示程序运行的状态，也就是程序可以控制的指示灯。 指示灯有贴片封装的，也有直插封装的。发光强度有一般的，也有高亮的，我们可以按照实 际的需求来选择。l 其他外围电路可以用户自行添加，需要注意的是，我们选择芯片的时候，要考虑其工 作电压和电流，因为ZigBee节点的要求就是节能和高效。