翻译CC1101中文数据手册.docx
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翻译CC1101中文数据手册
CC1101
低成本、低功耗1GHz以下无线收发器（增强型CC1100）
应用
●基于315/433/868/915MHzISM/SRD的极低功耗的无线应用。
●无线报警和安全系统
●工业监视和控制
产品描述
CC1101是低成本的1GHz以下的无线收发器，为极低功耗的无线应用而设计。
电路主要设
计为ISM（工业、科学和医疗）和SRD（短距离设备），频段在315、433、868和915，但是可
以很容易的编程，使之工作在其他频率，在300-348MHz，387-464MHz和779-928MHz
频段。
CC1101是CC1100RF收发器改良以及代码一致的版本。
CC1101的主要改进如下：
●改良的伪应答
●更好的关闭相位噪声，因而改善相邻信道功耗（ACP）的性能
●更高的输入饱和级别
●改善输出功率斜面
●扩大工作频段：
CC1100:
400-464MHzand800-928MHz
CC1101:
387-464MHzand779-928MHz
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3.64线串口配置和数据接口
CC1101
CC1101通过4线SPI兼容接口（SI,SO,SCLK和CSn）进行配置，CC1101作为从设备。
这个接口同事用作读写缓冲器数据。
SPI接口上所有的数据传送都是先传送MSB。
SPI接口上的所有传送都是以一个头字节（headerbyte）开始，包含一个读写位（R/W），
一个突发（burstaccess）访问位（B）和6位地址位（A5~A0）。
在SPI总线上传输数据时，CSn脚必须保持低电平。
如果在发送头字节或者读写寄存器
时CSn拉高，传送将被取消。
SPI接口上地址和数据的发送时序图见图12，并参考表19。
当CSn被拉低，MCU在发送头字节之前，必须等到CC1101的SO脚变为低电平。
这
说明晶振开始工作。
除非芯片在SLEEP或者XOFF状态，SO脚在CSn引脚被拉低后马上
变为低电平。
图12：
配置寄存器读写操作
表19：
SPI接口时序要求
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3.6.1芯片状态字节
CC1101
当在SPI接口上发送头字节，数据字节或者命令选通（commandstrobe）时，CC1101
在SO引脚上发送芯片状态字节。
状态字节包含对MCU有用的关键状态信号。
第1位，S7，
为CHIP_RDYn信号，在SCLK的第一个上升沿之前，该信号必须变为低电平。
CHIP_RDYn表
示晶振已经开始工作。
第6、5、4位组成（STATE）状态值，该值反映芯片的状态。
在空闲（IDLE）状态，
XOSC和数字核的电源被打开，但是其他模块全部掉电。
频率和信道配置只能在芯片处于该
状态时被更新。
当芯片处于接收模式时，接收（RX）状态被激活。
同样，当芯片处于发送
模式时，发送（TX）状态被激活。
状态字节的最后4位（3：
0）包含FIFO_BYTES_AVAILABLE。
在读操作中（头字节的
R/W位置1），FIFO_BYTES_AVAILABLE包含从RXFIFO可读到的数据字节数。
在写操作中
（头字节的R/W位置0），FIFO_BYTES_AVAILABLE包含可写入到TXFIFO中的字节数。
当FIFO_BYTES_AVAILABLE=15，15个或者更多字节是可读的/空闲的。
表20为状态字节概要。
位
7
6:
4
名称
CHIP_RDYn
STATE[2:
0]
描述
保持高电平，直到电源和晶振稳定。
当时用SPI接口时必须
变为低电平。
显示当前主状态机器模式
值状态描述
000IDLE空闲状态
001RX接收模式
010TX发送模式
011FSTXON快速TX准备
100CALIBRATE频率合成器校准运行中
101SETTLINGPLL设置中
110RXFIFO_OVERXFIFO溢出。
读出有用的数
RFLOW据，时用SFRX清洗FIFO
111TXFIFO_UNDTXFIFO下溢，使用SFTX命令
ERFLOW
3:
0FIFO_BYTES_AVAILA
BLE[3:
0]
3.6.2寄存器访问
表20：
状态字节概要
CC1101的配置寄存器位于SPI地址的0x00~0x2E。
64页的表37列出了所有配置寄存
器。
推荐使用SmartRF@Studio生成合适的寄存器设定值。
每个寄存器的详细说明见67页的
29.1和29.2。
所有配置寄存器都是可读写的。
当写寄存器时，每次一个头字节或者数据字节在
SI引脚上传送，一个状态字节都在SO引脚上传送。
当读寄存器时，每次一个头字节在SI引脚
上传送时，一个状态字节都在SO引脚上传送。
通过设置头字节的burst位（B）可以高效的实现寄存器的连续地址访问。
地址位（A5~A0）
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CC1101
在内部地址指针中设置起始地址。
指针通过每一个新的字节自动增加（每8个时钟脉冲）。
突
发访问可以是读，也可以是写访问，必须通过将CS脚拉高来停止操作。
在0x30-0x3D的寄存器地址范围，burst位置1选择状态寄存器，而burst置0选择命令选通
（commandstrobes）。
详见10.3。
因此，突发访问不可用于状态寄存器的访问，一次只能访问
一个状态寄存器。
状态寄存器为只读。
3.6.3读SPI
3.6.4命令选通（commandstrobes）
命令选通可以看做是CC1101的一个单字节指令。
通过寻址一个命令选通寄存器，将启
动内部序列。
这些命令用来禁止晶振，使能接收，使能无线唤醒等。
命令选通寄存器通过发送单一的头字节来访问（不传送数据字节）。
也就是说，只有一
个R/W位，一个突发访问位（置0）和6位地址位（在0x30~0x3D范围内）被传送。
R/W
位可以是1或者0，这将决定状态字节中的FIFO_BYTES_AVAILABLE区域如何确认。
当写命令选通时，状态字节将在SO引脚上被发送。
命令选通可以在CSn不被拉高的情况下，跟随在任何其他SPI访问之后。
然而，如果
一个SRES命令被执行，下一个头字节被执行之前必须等到SO引脚被拉低，见图13。
命令
选通将立即被执行，除了SPWD和SXOFF命令在CSn拉高之后执行。
3.6.5FIFO访问
64字节的TXFIFO和64字节的RXFIFO通过0x3F地址访问。
当R/W位置0时，
TXFIFO被访问，当R/W位置1时RXFIFO被访问。
TXFIFO为只写，RXFIFO为
只读。
Burst位用来确定FIFO访问时单字节访问还是突发访问。
单字节访问方式是一个burst
位置0的头字节和一个数据字节。
数据字节之后，跟随一个新的头字节。
因此，CSn可以保
持低电平。
突发访问的方式是一个头字节和连续的数据字节，直到将CSn拉高来停止访问。
使用下列头字节来访问FIFO：
Ø0x3F：
单字节访问TXFIFO
Ø0x7F：
突发访问TXFIFO
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Ø0xBF：
单字节访问RXFIFO
Ø0xFF：
突发访问RXFIFO
CC1101
当向TXFIFO写入数据时，在每一个新的字节发送时状态字节在SO引脚上输出。
图
12）当向TXFIFO写入数据时，状态字节可以用来检测TXFIFO的下溢。
注意状态字节包含的空闲字节数是正在传送到TXFIFO的字节写入之前的值。
当最后
一个可以写入TXFIFO的字节在SI引脚上传送的时候，同时在SO引脚上接收的状态字
节将显示TXFIFO中有一个字节的空闲。
TXFIFO可以通过SFTX命令刷新。
同样SFRX命令可以刷新RXFIFO。
SFTX和SFRX命令
只能再IDLE、TXFIFO_UNDERFLOW、RXFIFO_OVERFLOW状态使用。
在进入SLEEP
状态时，两个FIFO都将被刷新。
3.6.6PATABLE访问
0x3E地址用来访问PATABLE，用来选择PA功率控制设置。
SPI在接收到该地址后，
传送8字节数据。
通过编程PATABLE，可以完成对PA功率的增加和减少的控制，以及ASK
调制的修正以减小带宽。
参照samrtRFstudio推荐的修正和PA序列。
PATABLE是一个8字节表，定义PA功率控制使用的8个字节中的任意值。
（通过
FREND0.PA_POWER中的3位值选择）表格可以从最低设置（0）到最高的（7）读写，一次
一个字节。
一个索引指针用来控制访问表格。
指针在每次读写表格的一个字节时自动增加，
并且在CSn拉高时自动设置为最小值。
当达到最高值时自动复位。
依靠burst位，访问PATABLE既可以是单字节访问也可以是突发访问。
当时用突发访
问时，索引指针自动增加，当指针达到7时，自动复位为0。
R/W位控制访问时读操作还是
写操作。
注意，当进入SLEEP状态时PATABLE的内容将全部消失，除了第一个字节（index0）。
3.7MCU接口和引脚配置
在典型系统中，CC1101必须连接MCU。
MCU必须具备：
Ø编程CC1101到不同的模式。
Ø读写数据缓冲器。
Ø通过4线SPI总线（SI、SO、SCLK和CSn）读取状态信息。
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3.7.1配置接口
CC1101
MCU使用4个IO口作为SPI配置接口。
（SI、SO、SCLK和CSn）SPI的描述见28页
的Section10。
3.7.2基本控制和状态脚
CC1101有2个专用配置脚（GDO0和GDO2）和一个共用脚（GDO1）可以向控制软件
输出有用的内部状态信息。
这些脚可以用来向MCU产生中断。
GDO1和SPI的SO引脚共用。
GDO1/SO的默认设置时3态输出。
通过选择任何编程
选项，GDO1/S将变为普通引脚。
当CSn拉低，该引脚将始终作为普通的SO功能引脚。
在同步和异步串行模式，在发送模式下，GDO0引脚将作为串行TX数据输入引脚。
GDO0也可以用作片上模拟温度传感器。
通过外部ADC测量GDO0脚的电压，可以计算
出温度。
温度传感器的详细说明见18页的Section4.7。
通过默认的PTEST寄存器设置
（0x7F），如果频率合成器被允许温度传感器的的输出时可用的。
（例如：
MANCAL，
FSTXON，RX和TX状态）在IDLE状态向PTEST寄存器写入0xBF允许模拟温度传感器是必
要的。
离开IDLE状态之前，必须恢复PTEST寄存器为默认值（0x7F）。
3.7.3可选的无线控制特性
CC1101有一个可选的控制方式，通过SPI接口的SI，SCLK和CSn的重新使用。
这
个特性允许普通的三引脚控制无线的主要状态：
SLEEP，IDLE，RX和TX。
这些附加功能
通过MCSM0.PIN_CTRL_EN配置为来使能。
状态变化遵从以下命令：
⏹如果CSn被拉高，SI和SCLK依照表21设置好想要的状态。
⏹如果CSn被拉低，SI和SCLK的状态被锁定，按照引脚的配置在内部产生一个
commandstrobe。
只允许在功能实现之后改变状态。
例如，如果SI和SCLK设置为RX状态，并且已经
由CSn触发，RX将不能再重新启动。
当CSn拉低吼，SI和SCLK将作为普通的SPI
功能。
除了SPWD外，所有引脚控制命令将立即执行，SPWD延时到CSn拉高后执行。
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3.8数据速率编程
CC1101
发送或者接收的数据速率通过MDMCFG3.DRATE_M和MDMCFG4.DRATE_E配置寄存器
来编程。
数据速率由下面的公式来计算。
根据公式，数据速率的编程依赖于晶振频率。
下面的方面可以计算出适合的数据速率：
如果DRATE_M接近整数并且变为256，DRATE_E加1并且DRATE_M=0.
数据速率可以设置为从1.2K~500K，按照表22的最小步值。
3.9接收信道滤波带宽
为了区分不同信道带宽，接收信道滤波器是可设置的。
MDMCFG4.CHANBW_E和
DMCFG4.CHANBW_M配置寄存器控制接收信道滤波器带宽，通过晶振频率来衡量。
下面的公式给出寄存器配置和信道滤波带宽之间的关系：
表23列出了CC1101支持的信道滤波带宽。
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CC1101
为了达到更好的性能，信道滤波带宽必须设置以至于信号带宽至多占80%的信道滤波带
宽。
对于晶振精度的信道中心公差应该从信号带宽中减去。
下面举例说明：
信道滤波带宽设置为500kHz，信号带宽保持在500kHz的80%之内，400kHz。
发送
和接收设备都在中心频率915MHz和±20ppm频率误差，总共的频率误差是915MHz的±
40ppm，即±37kHz。
如果整个发送的信号带宽达到接收的400kHz之内，发送信号带宽
的最大值为400kHz-2*37kHz，即326kHz。
通过修正发送和接收的频率偏移，滤波带宽可以减小，并且可以改善灵敏度。
详见
DN005[20]和Section14.1。
3.10解调器、符号同步器和数据判定
CC1101包含一个高级的和高可配置的解调器。
信道滤波和频率偏移补偿都可以数字化。
3.10.1频率偏移补偿
CC1101有非常好的频率分辨率。
（表12）这个特性可以用来补偿频率偏移和温漂。
当时用2-FSK、GFSK或MSK调制时，解调器将在发送和接收频率的一定界限内，通
过估计接收数据的中心，补偿频率偏移。
频率偏移补偿配置由FOCCFG寄存器控制。
通过
补偿发送和接收之间最大的频率偏移，可以改善灵敏度，见DN005。
运算法则的跟踪范围是通过FOCCFG.FOC_LIMIT配置寄存器选择一部分信道带宽。
如果FOCCFG.FOC_BS_CS_GATE位设置，频率补偿将被冻结，直到carriersense生效。
这对于无线常时间处于RX状态而没有通信是非常有用的，sincethealgorithmmaydrifttothe
boundarieswhentryingtotracknoise。
追踪循环有两个增益要素，影响设定时间和运算的噪声灵敏度。
同步字节被检测到之前
由FOCCFG.FOC_PRE_K设定增益，同步字节检测到之后由FOCCFG.FOC_POST_K选择增
益。
注意：
ASK和OOK调制不支持频率偏移补偿。
在FREQEST状态寄存器中的预置频率偏移值是可用的。
可以用作永久的频率偏移补偿。
通过把FREQEST中的值写入FSCTRL0.FREQOFF，平率合成器将依照预置频率偏移自动被
调整。
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3.10.2位同步
3.10.3字节同步
CC1101
字节同步通过连续的同步字查询实现。
同步字是一个16位配置区（可重复得到32位），
在发送模式下通过调制器自动插入到包的起始。
在同步字中MSB首先发送。
解调器使用这
个区域寻找比特流中的字节边界。
同步字也有系统标识符的功能，因此如果RX中的同步字
检测在寄存器MDMCFG2中被使能（Section17.1），只有正确的预先确定的同步字的包
才接收。
同步字检测可以关联用户配置的16或者32位同步字。
关联端可以设置为15/16、
16/16或30/32位匹配。
同步字能更好的使用前导质量指示机制的描述和/或载波监听条件。
同步字通过SYNC1和SYNC0寄存器配置。
为了确保同步字检测的错误更少，一个前导质量指示（PQI）机制被用来仙子同步字。
为确保同步字被接收，必须超过前导质量的门限值。
3.11数据包处理的硬件支持
CC1101有内置的硬件支持作为数据包导向的无线协议。
在发送模式，数据包的处理者可以配置增加下面的元素到TXFIFO中的数据包存储：
⏹一个可编程数量的前导字节。
⏹两字节同步字。
可复制为4字节同步字。
只插入前导字节或者同步字节是不可能的。
⏹一个覆盖数据区域的CRC校验计算。
推荐设置4字节前导和4字节同步字，除了500k波特率时推荐使用8字节前导。
另外，
在数据区域和附加的2字节CRC校验，以下可以被执行：
⏹使用PN9序列Whitening数据。
⏹通过使用交叉和编码数据（卷积编码）前向纠错。
在接收模式，数据包处理支持将是解构数据包，（如使能）以下可以被执行：
⏹前导检测
⏹同步字检测
⏹CRC计算和CRC检查
⏹一个字节地址检测
⏹包长度检查（根据设置的最大长度检查长度字节）
⏹反Whitening
⏹反交叉和解码
另外，RSSI（接收信号强度指示）、LQI（链路质量指示）和CRC状态的两个状态字
节可以附加在RXFIFO。
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CC1101
注意：
控制数据包处理特性的寄存器区只能再CC1101处于IDLE状态时被修改。
3.11.1DataWhitening
将PKTCTRL0.WHITE_DATA置1，除了前导和同步字外，所有的数据在发送前将XOR
一个9位的伪随机序列（PN9）。
在接收结束后，数据将使用相同的伪随机序列XOR。
PN9
序列初始化全部为1。
3.11.2数据包格式
数据包的格式可以配置为由以下部分组成：
⏹前导
⏹同步字
⏹可选的长度字节
⏹可选的地址字节
⏹净荷
⏹可选的2字节CRC
前导的格式是一个交叉的1和0的序列（10101010……）。
前导的最小长度可以通过
MDMCFG1.NUM_PREAMBLE的值来设置。
当使能发送，调制器将开始发送前导。
当发送完
编程数量的前导子节后，调制器开始发送同步字和TXFIFO中的可用数据。
如果TXFIFO
是空的，调制器将继续发送前导字节，直到第一个字节写入到TXFIFO。
调制器将接着发
送同步字和数据字节。
同步字是在SYNC1和SYNC0寄存器中设置的2字节数据。
同步字节提供了引入数据包
的字节同步。
一个字节的同步字可以复制，通过设定SYNC1的值到前导格式。
也可以通过
设定MDMCFG2.SYNC_MODE的值为3或7将同步字复制为32位。
同步字将被复制2次。
CC1101支持定长数据包协议和变长数据包协议。
可变的或固定数据包长度模式可用于
最长255字节数据包长度。
再长的数据包，就必须使用无限数据包长度模式。
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CC1101
固定数据包长度模式通过设定PKTCTRL0.LENGTH_CONFIG=0来选择。
期望的数据包
长度通过PKTLEN寄存器来设置。
在可变数据包长度模式，PKTCTRL0.LENGTH_CONFIG=1，数据包长度由同步字后面
的第一个字节配置。
数据包长度定义为有效载荷，不包括长度字节和可选的CRC。
PKTLEN
用来配置允许接收的最大数据包长度。
任何接收的数据包长度大于PKTLEN的值都将被丢
弃。
PKTCTRL0.LENGTH_CONFIG=2，数据包长度将设置为无限长，发送和接收将持续到
手动关闭。
在下一部分描述中，将使用不同长度的配置来支持数据包格式。
必须确保在发送
前半个或任何字节的时候TX模式不被关闭。
参考CC1101的勘误表。
3.11.2.1任意长度区域配置
数据包长度寄存器PKTLEN，在接收和发送时可以重新编程。
结合固定数据包长度模式
（PKTCTRL0.LENGTH_CONFIG=0），这使与变长数据包不同的长度配置成为可能。
（在
可变数据包长度模式下长度字节是同步字节后第一个字节）在接收开始，数据包长度设置为
一个大的值。
MCU读取足够多的字节来解析数据包中的长度区域。
然后依照这个值对
PKTLEN进行设置。
当数据包处理器中的字节指针等于PKTLEN寄存器的值时数据包结束。
因此，MCU必须在内部指针达到数据包长度之前确认正确的长度。
3.11.2.2数据包长度大于255
数据包自动控制寄存器PKTCTRL0，可以在TX和RX期间重新编程。
这就使发送和接
收数据包长度超过256字节并且仍然使用数据包处理器硬件支持成为可能。
在数据包开始
时，必须激活无限数据包长度模式（PKTCTRL0.LENGTH_CONFIG=2）。
在发送端，PKTLEN
寄存器设置为模（长度，256）。
在接收端，MCU读出足够长度的字节来解析出数据包长度
并设置PKTLEN寄存器为模（长度，256）。
当数据包中还有少于256字节数据，MCU禁
止数据包无限长度模式并且激活固定长度模式。
当内部字节指针达到PKTLEN时，发送和
接收结束。
（无线进入的状态由TXOFF_MODE或RXOFF_MODE决定）自动CRC添加/校验
也可以使用（通过设置PKTCTRL0.CRC_EN=1）。
例如当药发送一个600字节的数据包时，MCU必须按照以下执行：
●设置PKTCTRL0.LENGTH_CONFIG=2。
●重新设置PKTLEN寄存器模（600，256）=88.
●至少发送345字节（600-255），例如通过填充64字节TXFIFO6次（发送
384字节）。
●设置PKTCTRL0.LENGTH_CONFIG=0。
●当数据包指针达到88发送完
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