CC2640R2F硬件射频从设计到成型之一-CC2640R2F产品一览

大家好 我是德州仪器上海半导体技术有限公司的

无线产品应用部门工程师 我叫张奇伟

这次讲座会给大家介绍一下TI的低功耗蓝牙产品

CC2640和CC2640R2F

这个讲座我一共分成七个部分

第一个部分给大家整体介绍一下TI的无线产品

以及我们为什么要这么在乎我们的硬件设计

第二个部分给大家剖析一下TI的原理图

器件选型以及TI可以提供什么样的参考设计

第三个部分主要给大家介绍一下layout布板方面有一些哪些准则 我们

是需要去遵守的 来实现一个

预期的射频指标

第四部分给大家介绍一下CC2640到CC2640R2F

我们在硬件射频方面主要有哪些改进

以及在设计方面需要注意的地方

同时也借此机会给大家介绍一些蓝牙5.0

在物理层上有哪些突飞猛进的实质性的变化

和CC2640R2F怎么样来很好地支持蓝牙5.0

这个协议的 第五个部分 主要给大家介绍一些

TI所提供的一些天线套件

以及在天线设计方面 咱们客户的实际产品

有哪些需要注意的地方

第六个部分会给大家介绍一下硬件设计

它的流程 以及咱们解决问题一些最基本的排查方法

并且还会给大家介绍一下测试以及认证方面的一些

相关知识 最后会给大家介绍一下我们的在线资源

就是咱们广大的客户

怎么样在TI的线上资源上 得到你想要的资料以及

怎么样得到TI的一些技术支持

好 我们来先看一下 我先带领大家预览一下

TI的无线MCU产品 好 我们来看一下

TI的无线产品 可以说在业界来说

是它的产品目录非常非常全

我们从不同频段来说 可以涵盖几乎从134K

就是从低频唤醒到NFC 再到小无线的产品

以及2.4G 5G的产品

等等 TI都有涉猎 而且从不同的协议角度来说

TI的涉猎面也非常非常广泛

比如说在小无线上 TI可以提供Sigfox simplici TI

6LoWPAN W-Mbus等等

这样一些共有协议 另外TI还有一个SEAL的协议

是基于IEEE的802.15.4G物理层的一个stack TI 15.4 stack

这个stack是一个星型的网络 也是一个低功耗的网络

然后我们也可以看一下在2.4G

和5G的频段 我们不但可以提供一些

比较私有的协议 而且可以提供基于802.15.4的

物理层的一些协议 比如说

ZigBee 6LoWPAN RF4CE等等

还可以支持蓝牙 WiFi

今天我们主要介绍的产品就是低功耗蓝牙

这里我们主要介绍的有CC2640和CC2640R2F

它都是在低功耗蓝牙的应用当中

CC1350也是TI新一代产品

它可以同时支持小无线和蓝牙

另外CC2650是一款多协议的产品

好 我们来看一下CC2640的整体框图

从这张图上我们可以一目了然

它是一个多核架构的芯片

它的主处理器是M3

它还有一个超低功耗的协处理器

sensor control engine

另外 它有一个射频的核

主要处理射频的指令和射频无线信号的一些调制解调工作

以及放大 另外还有它的外设部分

好 我们首先来看一下主处理器内核

它的功耗非常非常低

它是一个只有61微安每兆赫兹的ARM Cortex

M3 最高主频可以运行在48M

另外 它还有一个超低功耗的协处理器

8.2微安每兆赫兹

的一个协处理器 这个协处理器 后续我们也会做一些相关的介绍

这个芯片整体也是具有业界最低的待机功耗

1微安 它可以让里面的RAM

和RTC都在持续工作

然后 它的接收电流是5.9毫安

发射电流是6.1毫安在0 dBm的时候

这块芯片的封装也是非常丰富的

有4x4 5x5 7x7的QFN封装

这个取决于咱们应用里面需要多少个IO口

它的工作电压 是支持1.7到3.8伏

128 kB 的flash 以及20KB的 RAM加上8KB 的cache

它的发射功率是5dBm 接收机灵敏度是97dBm

如果我们是CC2640R2F 它是支持蓝牙5.0

在蓝牙5.0的long range mode的125kbps的速率下

它的接收机灵敏度可以达到惊人的103dBm

也就是说 这颗芯片最大的灵敏度预算可以达到

108dB

这个在业界来说也是最高的

这颗芯片也非常适合客户做一个频带化的产品

不但软件是那种叫Simplici TI platform 就是

非常频带化的一个产品之外

它的硬件也非常频带化 比方说

这颗芯片和我们的小配件产品 CC13系列

就是Pin对Pin兼容的 射频前端做一些

BoM级别的修改 然后我们就可以同时支持

2.4G和5G应用这样同样的layout

好 我们来看一下2640R2F

这颗芯片有什么样的变革 首先

它还是秉承了咱们业界最低功耗的SoC芯片

而且它的接收机灵敏度和发射功率也非常非常好

这样的话 同时兼顾了最好的链路预算

包括我们支持蓝牙5.0 long range mode物理层协议

这样就可以大大增加链路预算

另外 它的设备前端有非常非常灵活的配置

这个后续我会给大家做详细的介绍

整个平台也是非常scalable

另外这颗芯片曾经是我们业界第一个支持multi-role 就是同时支持

central和preferred蓝牙4.2的产品

后续它也会成为世界上第一颗支持蓝牙5.0的产品

在产品应用方面 它可以支持

iBeacon和Eddystone这种beacon级别的应用

另外也可以支持HomeKit的认证

voice over bluetooth energy 也就是说

由于这颗芯片强大的处理器功能

所以可以做一些音频方面的应用

比方说咱们的语音遥控器

最主要的 这颗芯片还做了一些车规级别的认证

它有车规级别的产品 支持Q100的认证

好 我们来看一下CC2640R2F和CC2640它主要有哪些最主要的区别

首先 它的处理器内核 central control engine 射频前端等等

都是非常非常类似的产品

主要的区别呢 第一 它的flash

就是客户可用的应用代码的flash尺寸 是增加了将近一倍

从40KB到80KB以上

这个主要取决于 我们把很多的蓝牙协议栈

放到ROM里面的一个成果

另外CC2640R2F会支持蓝牙5.0

CC2640不会支持蓝牙5.0

CC2640R2F多了一个封装 就是WCSP

就是晶片尺寸的封装 2.7x2.7

主要支持的一些应用 像卡片 包括一些智能手表

这些对尺寸要求非常非常苛刻的一些产品

都是比较适合用CC2640R2F去开发的

然后在firmware的升级方面

CC2640R2F做得也非常好

后续也有软件方面相关的一些培训

包括软件开发的时候 CC2640R2F的SDK可以支持CCS Cloud

这种开发方法

非常的方便 好我们来

看一下我们为什么这么在乎我们的硬件射频的一些

指导 首先 我们对于射频芯片来说

我们肯定希望拿到一个我们

预期的射频指标

预期是怎么定义的呢 就是 按我个人理解的话 就是

你要达到规格书所标注的一些射频指标

另外就是说 光好还不行

还要快 也就是说 我们的设计最好是一板成功

这样可以大大减少你release到市场上的时间

第三就是说还要好用

用TI的产品也非常好用

你当然不希望你的产品这样一团糟对吧

这个根本就不是一个合格的射频产品

你所见到的产品应该像TI开发的板一样

看上去非常规整 它的射频指标也是非常好控制

在自己的预期之内

所以 基于这些 我们是非常希望我们要follow一些

我们的参考指导

首先 在看这个讲座之前

我建议大家先去看一下我们的另外一篇讲座

就是关于无线芯片布板方面的一些

基础的简介

里面介绍了一些 对一个射频器件 我们怎么样去layout

包括它的阻抗控制

等等 一些相关的介绍

大家可以先去学习一下

好 这个就是第一部分的讲座

大家好 我是德州仪器上海半导体技术有限公司的

无线产品应用部门工程师 我叫张奇伟

这次讲座会给大家介绍一下TI的低功耗蓝牙产品

CC2640和CC2640R2F

这个讲座我一共分成七个部分

第一个部分给大家整体介绍一下TI的无线产品

以及我们为什么要这么在乎我们的硬件设计

第二个部分给大家剖析一下TI的原理图

器件选型以及TI可以提供什么样的参考设计

第三个部分主要给大家介绍一下layout布板方面有一些哪些准则 我们

是需要去遵守的 来实现一个

预期的射频指标

第四部分给大家介绍一下CC2640到CC2640R2F

我们在硬件射频方面主要有哪些改进

以及在设计方面需要注意的地方

同时也借此机会给大家介绍一些蓝牙5.0

在物理层上有哪些突飞猛进的实质性的变化

和CC2640R2F怎么样来很好地支持蓝牙5.0

这个协议的 第五个部分 主要给大家介绍一些

TI所提供的一些天线套件

以及在天线设计方面 咱们客户的实际产品

有哪些需要注意的地方

第六个部分会给大家介绍一下硬件设计

它的流程 以及咱们解决问题一些最基本的排查方法

并且还会给大家介绍一下测试以及认证方面的一些

相关知识 最后会给大家介绍一下我们的在线资源

就是咱们广大的客户

怎么样在TI的线上资源上 得到你想要的资料以及

怎么样得到TI的一些技术支持

好 我们来先看一下 我先带领大家预览一下

TI的无线MCU产品 好 我们来看一下

TI的无线产品 可以说在业界来说

是它的产品目录非常非常全

我们从不同频段来说 可以涵盖几乎从134K

就是从低频唤醒到NFC 再到小无线的产品

以及2.4G 5G的产品

等等 TI都有涉猎 而且从不同的协议角度来说

TI的涉猎面也非常非常广泛

比如说在小无线上 TI可以提供Sigfox simplici TI

6LoWPAN W-Mbus等等

这样一些共有协议 另外TI还有一个SEAL的协议

是基于IEEE的802.15.4G物理层的一个stack TI 15.4 stack

这个stack是一个星型的网络 也是一个低功耗的网络

然后我们也可以看一下在2.4G

和5G的频段 我们不但可以提供一些

比较私有的协议 而且可以提供基于802.15.4的

物理层的一些协议 比如说

ZigBee 6LoWPAN RF4CE等等

还可以支持蓝牙 WiFi

今天我们主要介绍的产品就是低功耗蓝牙

这里我们主要介绍的有CC2640和CC2640R2F

它都是在低功耗蓝牙的应用当中

CC1350也是TI新一代产品

它可以同时支持小无线和蓝牙

另外CC2650是一款多协议的产品

好 我们来看一下CC2640的整体框图

从这张图上我们可以一目了然

它是一个多核架构的芯片

它的主处理器是M3

它还有一个超低功耗的协处理器

sensor control engine

另外 它有一个射频的核

主要处理射频的指令和射频无线信号的一些调制解调工作

以及放大 另外还有它的外设部分

好 我们首先来看一下主处理器内核

它的功耗非常非常低

它是一个只有61微安每兆赫兹的ARM Cortex

M3 最高主频可以运行在48M

另外 它还有一个超低功耗的协处理器

8.2微安每兆赫兹

的一个协处理器 这个协处理器 后续我们也会做一些相关的介绍

这个芯片整体也是具有业界最低的待机功耗

1微安 它可以让里面的RAM

和RTC都在持续工作

然后 它的接收电流是5.9毫安

发射电流是6.1毫安在0 dBm的时候

这块芯片的封装也是非常丰富的

有4x4 5x5 7x7的QFN封装

这个取决于咱们应用里面需要多少个IO口

它的工作电压 是支持1.7到3.8伏

128 kB 的flash 以及20KB的 RAM加上8KB 的cache

它的发射功率是5dBm 接收机灵敏度是97dBm

如果我们是CC2640R2F 它是支持蓝牙5.0

在蓝牙5.0的long range mode的125kbps的速率下

它的接收机灵敏度可以达到惊人的103dBm

也就是说 这颗芯片最大的灵敏度预算可以达到

108dB

这个在业界来说也是最高的

这颗芯片也非常适合客户做一个频带化的产品

不但软件是那种叫Simplici TI platform 就是

非常频带化的一个产品之外

它的硬件也非常频带化 比方说

这颗芯片和我们的小配件产品 CC13系列

就是Pin对Pin兼容的 射频前端做一些

BoM级别的修改 然后我们就可以同时支持

2.4G和5G应用这样同样的layout

好 我们来看一下2640R2F

这颗芯片有什么样的变革 首先

它还是秉承了咱们业界最低功耗的SoC芯片

而且它的接收机灵敏度和发射功率也非常非常好

这样的话 同时兼顾了最好的链路预算

包括我们支持蓝牙5.0 long range mode物理层协议

这样就可以大大增加链路预算

另外 它的设备前端有非常非常灵活的配置

这个后续我会给大家做详细的介绍

整个平台也是非常scalable

另外这颗芯片曾经是我们业界第一个支持multi-role 就是同时支持

central和preferred蓝牙4.2的产品

后续它也会成为世界上第一颗支持蓝牙5.0的产品

在产品应用方面 它可以支持

iBeacon和Eddystone这种beacon级别的应用

另外也可以支持HomeKit的认证

voice over bluetooth energy 也就是说

由于这颗芯片强大的处理器功能

所以可以做一些音频方面的应用

比方说咱们的语音遥控器

最主要的 这颗芯片还做了一些车规级别的认证

它有车规级别的产品 支持Q100的认证

好 我们来看一下CC2640R2F和CC2640它主要有哪些最主要的区别

首先 它的处理器内核 central control engine 射频前端等等

都是非常非常类似的产品

主要的区别呢 第一 它的flash

就是客户可用的应用代码的flash尺寸 是增加了将近一倍

从40KB到80KB以上

这个主要取决于 我们把很多的蓝牙协议栈

放到ROM里面的一个成果

另外CC2640R2F会支持蓝牙5.0

CC2640不会支持蓝牙5.0

CC2640R2F多了一个封装 就是WCSP

就是晶片尺寸的封装 2.7x2.7

主要支持的一些应用 像卡片 包括一些智能手表

这些对尺寸要求非常非常苛刻的一些产品

都是比较适合用CC2640R2F去开发的

然后在firmware的升级方面

CC2640R2F做得也非常好

后续也有软件方面相关的一些培训

包括软件开发的时候 CC2640R2F的SDK可以支持CCS Cloud

这种开发方法

非常的方便 好我们来

看一下我们为什么这么在乎我们的硬件射频的一些

指导 首先 我们对于射频芯片来说

我们肯定希望拿到一个我们

预期的射频指标

预期是怎么定义的呢 就是 按我个人理解的话 就是

你要达到规格书所标注的一些射频指标

另外就是说 光好还不行

还要快 也就是说 我们的设计最好是一板成功

这样可以大大减少你release到市场上的时间

第三就是说还要好用

用TI的产品也非常好用

你当然不希望你的产品这样一团糟对吧

这个根本就不是一个合格的射频产品

你所见到的产品应该像TI开发的板一样

看上去非常规整 它的射频指标也是非常好控制

在自己的预期之内

所以 基于这些 我们是非常希望我们要follow一些

我们的参考指导

首先 在看这个讲座之前

我建议大家先去看一下我们的另外一篇讲座

就是关于无线芯片布板方面的一些

基础的简介

里面介绍了一些 对一个射频器件 我们怎么样去layout

包括它的阻抗控制

等等 一些相关的介绍

大家可以先去学习一下

好 这个就是第一部分的讲座