CC1120 Sub1G 开发套件动手实践-接收性能练习

大家好

我是德州仪器的系统应用工程师贺鹏

今天在这里继续给大家进行这个

TI Sub-1GHz Performance Line

Vchip CC1120 Kit Hands-on 的培训

然后在这个章节呢

我们将给大家分享

接收端的性能

和介绍一些可以着手实际操作的

Hands-on 的一些练习

那么在接收的这个模式下

有哪些可以在测量当中涉及到的概念呢

首先是接收灵敏度

还有接收的电流

sniff mode 嗅觉模式

这是一个超低功耗的一个接收模式

另外就有这个 RSSI

接收信号强度和 CS 就是信号检测

另外跟共存和抗干扰能力相关的两个指标

selectivity 还有 blocking

接收灵敏度的那个测试

我们他是怎样测的呢

从直白的来说

接收灵敏度就是说可以探测检测接收到的

最小的信号强度

那么怎么样算能接收到呢

实际上就是说

能够正确地把接收到的信号解调出来

那么这个一个

去衡量这个的参数呢叫 PER packet every rate

它是你总共丢掉的包比上

总共发送出来的包的这个比例

那么当必须这个 PER

必须小于 1% 才算能够接受的

一个接受质量

那么当我不断的减小这个信号的时候

信号强度的时候

直到这 PER 达到 1%

那么这个临界点的时候

这个信号强度呢就是接收灵敏度

那么用我们的评估板

那怎么样来实现这个测试

它有一个这样的一个测试的一个 setup

就是你用一个评估板作为发送端

用 smartRF studio

通过 pc 来控制它发送的信号

首先通过一个可以变的一个衰减器

然后呢连接到这个接收端

它也是通过 smartRF studio

通过 pc 来控制

然后我不断的可以不断地缩小减小

增加这个衰减来缩小这个信号强度

直到在接收端呢它的那个 PER 达到了 1%

这 PER 可以通过在 smartRF studio 里面来

人工的手动的来 count 来那个计算

那由于接收灵敏度

它实际上是受周边的那个环境就干扰影响的

所以呢要准确的测量接收灵敏度

需要在一个屏蔽室当中来进行

那如果没有这个条件

最好找一些周围没有什么手机基站

还有 wifi 的 ap 之类的这种干扰源的地方

把手机也放远一点来进行测量

接收电流

接收电流呢我们可以用那个

Vchip 这个 cc1120DK 的板子

来简单的进行非常容易地进行测量

在测量之前呢需要做一个小的

硬件上的改动

也就是说把板子上这个 L1

这个供电线线路上的这个滤波磁珠把它去掉

那么在这个 TP4 这个孔上填个插针

这样你就可以接个外接的

外部的一个电源来进行供电了

当然也需要接一下地在这个孔上面

我们用了一个安捷伦的 66319B

Mobil communication DC source

来进行外接供电

那么用有一个叫 14565B 的

一个 PC 端的一个软件

它可以通过一个 GPIO 的那个线

来控制这个 DC source

这样呢我们就可以进行

电流的测量了

那注意在测量的时候呢

需要设置合适的动态范围

需要设置合适的动态范围

我们测量了一下

在一个正常的收发接收包的一个通讯当中

电流的情况那么在没有包接收的时候

中间的那个状态

我们称它为 idle 模式

我们测下来的它的电流就是

这个电流呢是平均下来是 2.48 毫安

那么在接收到包的时候的那个峰值电流呢

为 22.46 毫安

那么这个电流呢可以看到跟 cc1120

那个 datasheet 给出的 22mA 呢非常的接近

而在那个 idle 模式下面

datasheet 给出的是 1.3 毫安

跟我们测量出来的有一定差别

那么这个时候呢就需要考虑一下

是不是跟硬件的这个板子的设计相关

或者是说我测量的这个模式

跟 datasheet 上给出的模式

是有一定的差异的

其实呢我们可以

在这个地方测量原因

我们分析是因为测量的那个模式的差异

因为我们有另一个叫 sniff mode 下的

一个 idle 模式呢测出来的

这个电流呢就是 1.3 毫安

那么怎么样把这些测量

跟正确的这个状态啊联系起来呢

就是在下面的这个中

我们会给做一个讲解

在那个 TI 的这个文档叫做 cc112X

或者 cc1175

它的 user guid 这个文档号

是这个嗯 SWRU295C 可以在 TI 网站上搜到

在它当中呢给出一个 CC1120

CC112X 这系列的芯片的一个状态图

那么有 idle 啊有 sleep

还包括有那个晶振 crystal

把它关闭

这些各种状态

包括也有基本的 receive mode

还有发送模式 transmit mode

还有发送模式 transmit mode

那么是这种状态怎么样去实现呢

一个简单的办法

就是在 smartRF studio 当中

它会有一个叫 RF device command 这个 tab

在 tab 下面呢它有不同的状态

你可以直接一点双击啊点一下

它就能够把这个命令下到那个开发板当中

使它实现这个状态

它每一个这个状态他是什么意思

你把鼠标点在上面

它就会显示

比如说这个 Sidle 我们这儿有点看不清楚

你可以直接把你的那个 smartRF 那个软件打开

来进行来测试

试验一下这儿

我们把 smartRF studio 这个软件打开

我们点到 RF device command

在我们这儿先选一个预设的设置

比如说这个 434 兆的一个设置

那么这时候 RF device command

这里边呢就会显示着这么多的命令

当你接上板子之后

那连接上之后

这些命令呢就会可以选择

可以进行选择

那么比如说我放在把鼠标放在这

它就会显示这个 Sidle 它到底是什么意思

它说 Exit RX 离开接收或者是发送模式

然后 turn off 就那个关掉频率合成器

那个 radio mode

甚至就是说离开这个 radio mode

在这个模式下

你去测 idle 电流呢就比较准了

包括这个 SRX 呢就是直接进入一个叫 RX mode

那 STX 就是进入 TX mode

所以 smartRF studio 是非常强大的

使用起来比较方便

那我们现在回到这个我们的讲解

那么 sniff mode 嗅觉模式

是我们 CC1120 一个 performance line

产品的一个非常优异的一个性能

嗅觉模式呢

它主要意思就是说非常灵敏

而关键它的非常的灵敏

电流呢消耗非常的小

只需要三毫安

最低可以到三毫安左右

那么这我们做一个说明

对于传统的那个接收器来说

它接收到一个它的接受机制是怎么样的

对一个 packet

我一般是有三个

一个波包了一个包

数据包是由三个部分组成

一个是 preamble 前导码

sync 就是同步制

payload 就是需要传送的实际的内容

比如说像电表里边的那个计量信息

那 preamble 前导码相当于什么

就是相当于给告诉通讯当中

就是我要检测到前导码

才知道这个对方是否是在跟我通信

那么同步制呢就是知道对方跟我在说话之后呢

需要同步

同步之后才能够在正确的时间点上

去判断哪个地方是开始接收数据

那么传统的接收机呢

它是会把这个接收端一直这么开着

直到就是相当于

一直把耳朵让耳朵打开

然后听看是不是有人跟你说话

有人跟你通信

那么直到接收到前导码

判断一段时间进行同步

然后接收数据

那对于我们那个

TI 的 Sub-1GHz RF performance 产品

比如说像 CC1120 呢

它由于非常的那个接收

接收端这个电路技术比较先进

能够非常快的一个 settle

就是非常快的一个稳定

所以它只需要 0.5 bytes

也就是 4 个比特的一个前导码

就可能就可以快速判断

对方是否是在跟自己进行通信

然后快速的同步接收数据

所以它可以以非常快的速度进行开关

比如说像以这个这种

duty cycle 的模式非常快的打开

听一下

如果发现没有通信的话就关闭

再听一下

没有通讯就关闭

那么在这它打开

RX 开始听一下

发现有人有对方在跟自己通信

就进行同步接收数据

通过这种方式呢

就能够非常减少很多那个接收的电流消耗

同时呢不需要降低射频的性能

嗅觉模式呢经常会跟另外一个模式

大家更常见的模式

叫做 Wake-on-Radio 这种模式搞混

那么这儿进行一个简单讲解

Wake-on-Radio WR 模式呢

它是指呢一个实际上是

在一个更大的时间范围内的一个 dutycycle

如下图所示

它是在先是进入一个 sleep 模式

然后呢隔一段时间呢醒来

在 idle 模式

然后监听一下空气

空中是否有信号

如果这段时间没有监听到了

它就 time out

又回到 sleep 的模式

那个这个 dutycycle

它是预先进行编程的

编程进行设置

那么这个时间的这个

这个 scale 也是比较大的

比如说可以是以小时计

或者是至少说分钟计

或者甚至是以天记的

那么这个 Wake-on-Radio 呢

它在 TI Sub-1GHz 这些产品线上

这种不是 performance line 产品线上都支持

比如说 cc1100 cc1101 cc1100E cc1100L 等等

对 sniff mode 嗅觉模式

它是一个首先是一个 active 的一个接收模式

是正在接受的模式

我们它是可以它是自动的

dutycycle 这个 configuration

就这个设置

那它 wake up 相当于 wake up 这个时间呢

是只有几十毫秒

是非常快速的

所以从外面看起来它是一个 active 的

一个动态一个 active的一个接受模式

sniff mode 只被performance line transiver 支持

比如说就我们重点讲解的 CC1100 1120

比如说就我们重点讲解的 CC1100 1120

我们这 112X

还有比如说像一些分支的产品线

CC1121 1125 等等

还有就是 CC12XX 系列的产品

大家好

我是德州仪器的系统应用工程师贺鹏

今天在这里继续给大家进行这个

TI Sub-1GHz Performance Line

Vchip CC1120 Kit Hands-on 的培训

然后在这个章节呢

我们将给大家分享

接收端的性能

和介绍一些可以着手实际操作的

Hands-on 的一些练习

那么在接收的这个模式下

有哪些可以在测量当中涉及到的概念呢

首先是接收灵敏度

还有接收的电流

sniff mode 嗅觉模式

这是一个超低功耗的一个接收模式

另外就有这个 RSSI

接收信号强度和 CS 就是信号检测

另外跟共存和抗干扰能力相关的两个指标

selectivity 还有 blocking

接收灵敏度的那个测试

我们他是怎样测的呢

从直白的来说

接收灵敏度就是说可以探测检测接收到的

最小的信号强度

那么怎么样算能接收到呢

实际上就是说

能够正确地把接收到的信号解调出来

那么这个一个

去衡量这个的参数呢叫 PER packet every rate

它是你总共丢掉的包比上

总共发送出来的包的这个比例

那么当必须这个 PER

必须小于 1% 才算能够接受的

一个接受质量

那么当我不断的减小这个信号的时候

信号强度的时候

直到这 PER 达到 1%

那么这个临界点的时候

这个信号强度呢就是接收灵敏度

那么用我们的评估板

那怎么样来实现这个测试

它有一个这样的一个测试的一个 setup

就是你用一个评估板作为发送端

用 smartRF studio

通过 pc 来控制它发送的信号

首先通过一个可以变的一个衰减器

然后呢连接到这个接收端

它也是通过 smartRF studio

通过 pc 来控制

然后我不断的可以不断地缩小减小

增加这个衰减来缩小这个信号强度

直到在接收端呢它的那个 PER 达到了 1%

这 PER 可以通过在 smartRF studio 里面来

人工的手动的来 count 来那个计算

那由于接收灵敏度

它实际上是受周边的那个环境就干扰影响的

所以呢要准确的测量接收灵敏度

需要在一个屏蔽室当中来进行

那如果没有这个条件

最好找一些周围没有什么手机基站

还有 wifi 的 ap 之类的这种干扰源的地方

把手机也放远一点来进行测量

接收电流

接收电流呢我们可以用那个

Vchip 这个 cc1120DK 的板子

来简单的进行非常容易地进行测量

在测量之前呢需要做一个小的

硬件上的改动

也就是说把板子上这个 L1

这个供电线线路上的这个滤波磁珠把它去掉

那么在这个 TP4 这个孔上填个插针

这样你就可以接个外接的

外部的一个电源来进行供电了

当然也需要接一下地在这个孔上面

我们用了一个安捷伦的 66319B

Mobil communication DC source

来进行外接供电

那么用有一个叫 14565B 的

一个 PC 端的一个软件

它可以通过一个 GPIO 的那个线

来控制这个 DC source

这样呢我们就可以进行

电流的测量了

那注意在测量的时候呢

需要设置合适的动态范围

需要设置合适的动态范围

我们测量了一下

在一个正常的收发接收包的一个通讯当中

电流的情况那么在没有包接收的时候

中间的那个状态

我们称它为 idle 模式

我们测下来的它的电流就是

这个电流呢是平均下来是 2.48 毫安

那么在接收到包的时候的那个峰值电流呢

为 22.46 毫安

那么这个电流呢可以看到跟 cc1120

那个 datasheet 给出的 22mA 呢非常的接近

而在那个 idle 模式下面

datasheet 给出的是 1.3 毫安

跟我们测量出来的有一定差别

那么这个时候呢就需要考虑一下

是不是跟硬件的这个板子的设计相关

或者是说我测量的这个模式

跟 datasheet 上给出的模式

是有一定的差异的

其实呢我们可以

在这个地方测量原因

我们分析是因为测量的那个模式的差异

因为我们有另一个叫 sniff mode 下的

一个 idle 模式呢测出来的

这个电流呢就是 1.3 毫安

那么怎么样把这些测量

跟正确的这个状态啊联系起来呢

就是在下面的这个中

我们会给做一个讲解

在那个 TI 的这个文档叫做 cc112X

或者 cc1175

它的 user guid 这个文档号

是这个嗯 SWRU295C 可以在 TI 网站上搜到

在它当中呢给出一个 CC1120

CC112X 这系列的芯片的一个状态图

那么有 idle 啊有 sleep

还包括有那个晶振 crystal

把它关闭

这些各种状态

包括也有基本的 receive mode

还有发送模式 transmit mode

还有发送模式 transmit mode

那么是这种状态怎么样去实现呢

一个简单的办法

就是在 smartRF studio 当中

它会有一个叫 RF device command 这个 tab

在 tab 下面呢它有不同的状态

你可以直接一点双击啊点一下

它就能够把这个命令下到那个开发板当中

使它实现这个状态

它每一个这个状态他是什么意思

你把鼠标点在上面

它就会显示

比如说这个 Sidle 我们这儿有点看不清楚

你可以直接把你的那个 smartRF 那个软件打开

来进行来测试

试验一下这儿

我们把 smartRF studio 这个软件打开

我们点到 RF device command

在我们这儿先选一个预设的设置

比如说这个 434 兆的一个设置

那么这时候 RF device command

这里边呢就会显示着这么多的命令

当你接上板子之后

那连接上之后

这些命令呢就会可以选择

可以进行选择

那么比如说我放在把鼠标放在这

它就会显示这个 Sidle 它到底是什么意思

它说 Exit RX 离开接收或者是发送模式

然后 turn off 就那个关掉频率合成器

那个 radio mode

甚至就是说离开这个 radio mode

在这个模式下

你去测 idle 电流呢就比较准了

包括这个 SRX 呢就是直接进入一个叫 RX mode

那 STX 就是进入 TX mode

所以 smartRF studio 是非常强大的

使用起来比较方便

那我们现在回到这个我们的讲解

那么 sniff mode 嗅觉模式

是我们 CC1120 一个 performance line

产品的一个非常优异的一个性能

嗅觉模式呢

它主要意思就是说非常灵敏

而关键它的非常的灵敏

电流呢消耗非常的小

只需要三毫安

最低可以到三毫安左右

那么这我们做一个说明

对于传统的那个接收器来说

它接收到一个它的接受机制是怎么样的

对一个 packet

我一般是有三个

一个波包了一个包

数据包是由三个部分组成

一个是 preamble 前导码

sync 就是同步制

payload 就是需要传送的实际的内容

比如说像电表里边的那个计量信息

那 preamble 前导码相当于什么

就是相当于给告诉通讯当中

就是我要检测到前导码

才知道这个对方是否是在跟我通信

那么同步制呢就是知道对方跟我在说话之后呢

需要同步

同步之后才能够在正确的时间点上

去判断哪个地方是开始接收数据

那么传统的接收机呢

它是会把这个接收端一直这么开着

直到就是相当于

一直把耳朵让耳朵打开

然后听看是不是有人跟你说话

有人跟你通信

那么直到接收到前导码

判断一段时间进行同步

然后接收数据

那对于我们那个

TI 的 Sub-1GHz RF performance 产品

比如说像 CC1120 呢

它由于非常的那个接收

接收端这个电路技术比较先进

能够非常快的一个 settle

就是非常快的一个稳定

所以它只需要 0.5 bytes

也就是 4 个比特的一个前导码

就可能就可以快速判断

对方是否是在跟自己进行通信

然后快速的同步接收数据

所以它可以以非常快的速度进行开关

比如说像以这个这种

duty cycle 的模式非常快的打开

听一下

如果发现没有通信的话就关闭

再听一下

没有通讯就关闭

那么在这它打开

RX 开始听一下

发现有人有对方在跟自己通信

就进行同步接收数据

通过这种方式呢

就能够非常减少很多那个接收的电流消耗

同时呢不需要降低射频的性能

嗅觉模式呢经常会跟另外一个模式

大家更常见的模式

叫做 Wake-on-Radio 这种模式搞混

那么这儿进行一个简单讲解

Wake-on-Radio WR 模式呢

它是指呢一个实际上是

在一个更大的时间范围内的一个 dutycycle

如下图所示

它是在先是进入一个 sleep 模式

然后呢隔一段时间呢醒来

在 idle 模式

然后监听一下空气

空中是否有信号

如果这段时间没有监听到了

它就 time out

又回到 sleep 的模式

那个这个 dutycycle

它是预先进行编程的

编程进行设置

那么这个时间的这个

这个 scale 也是比较大的

比如说可以是以小时计

或者是至少说分钟计

或者甚至是以天记的

那么这个 Wake-on-Radio 呢

它在 TI Sub-1GHz 这些产品线上

这种不是 performance line 产品线上都支持

比如说 cc1100 cc1101 cc1100E cc1100L 等等

对 sniff mode 嗅觉模式

它是一个首先是一个 active 的一个接收模式

是正在接受的模式

我们它是可以它是自动的

dutycycle 这个 configuration

就这个设置

那它 wake up 相当于 wake up 这个时间呢

是只有几十毫秒

是非常快速的

所以从外面看起来它是一个 active 的

一个动态一个 active的一个接受模式

sniff mode 只被performance line transiver 支持

比如说就我们重点讲解的 CC1100 1120

比如说就我们重点讲解的 CC1100 1120

我们这 112X

还有比如说像一些分支的产品线

CC1121 1125 等等

还有就是 CC12XX 系列的产品