探究单片RF收发器方案加速无线产品的设计

“Zeevo公司的TC2000芯片集成了所有的RF输入/输出电路（阻抗匹配、不平衡变换器和开关等），因此在使用该芯片时无需外部器件及专门的RF技巧。”

蓝牙方案的精髓在于单芯片解决方案，对不同的供应商而言，单芯片代表不同的含义。但对大多数公司来说，指的是单芯片RF收发器。一个完整的蓝牙方案应该包含RF收发器、基带电路和接口。

Zeevo公司的TC2000芯片集成了所有的RF输入/输出电路（阻抗匹配、不平衡变换器和开关等），因此在使用该芯片时无需外部器件及专门的RF技巧。该芯片采用0.18μm CMOS工艺，片上集成了无线收发功能、链路控制器、基带控制器和接口（图1）。尽管RF输入/输出滤波器和匹配网络没有置入芯片内，但它们通过传输线得以实现，并嵌入到同一封装内了。

这种混合设计方法解决了无法将RF滤波器电路集成进芯片内的问题，而且仍是一个单芯片方案。外部器件包括一个12MHz晶振、4个电容器、一个电阻和天线。这些元器件在同一封装内，但并不在一个芯片内。

接收部分

来自单引脚天线（single-lead antenna）的输入信号通过匹配网络和发送/接收开关与低噪声放大器耦合。放大器可在天线输入端为接收器提供超过-80dBm的灵敏度。I和Q混频器直接将信号下行变频到基带，这一直接转换方法无需外部SAW滤波器（图2）。

从基带到1.5 MHz中频的上行变换不存在与直接转换接收器相关的直流偏置等问题，该方法减少了两个A/D转换器及相关电路，IF滤波采用模拟电路，解调则采用数字电路。

模拟信号通过一个ADC转换成数字信号，然后被解调。在被送到链路管理器和基带部分之前还要经过循环冗余校验（CRC）处理。

发射器端

基带数据可用于产生CRC，然后信号被扩谱，这是一个对数据进行随机化处理以消除连续0和1序列的过程，它可以减少接收器端的直流偏置问题。接着，开始FEC操作，输出被转换为模拟信号，并生成GFSK信号，然后上行变换到输出频率。频率合成器是配备单电压压控振荡器的传统PLL，其信道频率与接收机相同。

集成功率放大器可提供2类或3类功率输出，输出信号通过匹配网络和开关耦合到天线，该输出也可驱动外部功率放大器使之工作于1类功率放大。该功率放大器还配备一个片上控制引脚，可用于控制输出功率。

基带部分

芯片的基带部分包括一个ARM7TDMI处理器、64KB SRAM、8KB启动ROM以及4Mb内部闪存。与处理器相连的4个DMA单元可处理所有的数据传输，从而使处理器能够将更多的资源分配给其它功能。蓝牙操作仅占用处理器运算能力和闪存资源的一半，另一半留给用户自由支配。

基带部分还包括USB1.1和UART接口、8个通用输入/输出线以及一个用于语音的PCM音频编解码器。TC2000符合蓝牙1.0b标准，以及1.1版标准的规范。

除满足蓝牙规范外，TC2000可处理点对点操作，以及带有7个从属设备的点对多点操作。它可容纳4个Pico网和Scatter网。此外，TC2000还拥有一个主/从开关，可支持打印设备。

该蓝牙收发器的加密特性包括：密匙长度从0到128位，以8位递增（欲了解更多关于蓝牙的信息，请参阅“A Low Power，Frequency Hopping System”， p.98）。

此外，Zeevo芯片还有一个独特的2x或4x加速模式，可帮助加速数据传输率。目前，最大蓝牙速率为723kbps。利用Zeevo芯片的专有加速模式，压缩/解压缩算法可使数据传输率达到3Mbps。

如果两个Zeevo蓝牙产品相互通信，它们可自动切换到加速模式，使用较高的传输率。而当Zeevo芯片与非Zeevo产品通信时，它采用标准速率。

软件和工具

利用Zeevo芯片来开发蓝牙产品的主要工作是软件而不是硬件（图3）。Zeevo所提供的软件包括带主控制接口（HCI）的蓝牙底层堆栈，它驻留在闪存内。另外，该公司还在目标或源代码中提供了高层和低层堆栈，并支持所有1.0b规范。这些规范定义了蓝牙器件在常见应用中的工作过程，它们包括串行端口、无绳电话、传真机、LAN接入和文件传输等。Zeevo还提供了BlueOS专用操作系统，并支持Nucleus Plus。

该方案所具备的软件灵活性有利于基于主机的应用开发，因为大部分软件都在一台主机上。对于一部分软件位于器件上（比如蜂窝电话）的项目，而大部分软件都驻留在蓝牙电路上的应用，该方案也可行。用户可创建完全嵌入式的方案，如开发游戏设备、数字相机、条码扫描仪、耳机、键盘或鼠标等，在这些应用中所有的软件都驻留在蓝牙芯片内。

开发这些应用的最快方法是使用TC2000开发工具。该工具包括两个开发板（每一个都包含TC2000芯片）、4MB SRAM、8MB闪存、2个UART端口、一个USB端口、8个通用I/O线和JTAG功能。所有必需的软件、线缆和文件都配备完整。

编辑：jq