CC2640R2F：低功耗藍(lán)牙無(wú)線MCU的卓越之選

在當(dāng)今的電子設(shè)備領(lǐng)域，低功耗、高性能的無(wú)線通信解決方案需求日益增長(zhǎng)。德州儀器（TI）的CC2640R2F SimpleLink?藍(lán)牙5.1低功耗無(wú)線MCU，憑借其豐富的特性和出色的性能，成為眾多應(yīng)用場(chǎng)景的理想選擇。今天，我們就來(lái)深入探討一下這款MCU的魅力所在。

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一、CC2640R2F的關(guān)鍵特性

（一）強(qiáng)大的微控制器

CC2640R2F采用了強(qiáng)大的Arm? Cortex? - M3處理器，EEMBC CoreMark?得分達(dá)到142，時(shí)鐘速度最高可達(dá)48 MHz。它擁有275 KB的非易失性存儲(chǔ)器，其中包括128 KB的系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，以及最多28 KB的系統(tǒng)SRAM，其中20 KB為超低泄漏SRAM，還有8 KB的SRAM可用于緩存或系統(tǒng)RAM。此外，它還支持2 - Pin cJTAG和JTAG調(diào)試，以及空中升級(jí)（OTA）功能。

其超低功耗傳感器控制器能夠獨(dú)立于系統(tǒng)的其他部分運(yùn)行，采用16位架構(gòu)，擁有2 KB的超低泄漏SRAM用于代碼和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。這種高效的代碼尺寸架構(gòu)，將驅(qū)動(dòng)程序、TI - RTOS和藍(lán)牙軟件置于ROM中，為應(yīng)用程序留出了更多的閃存空間。

（二）豐富的外設(shè)

1. RF部分：2.4 GHz RF收發(fā)器兼容藍(lán)牙低功耗5.1及更早的LE規(guī)范，具有出色的接收器靈敏度（BLE為 - 97 dBm）、選擇性和阻塞性能，鏈路預(yù)算為102 dB，可編程輸出功率最高可達(dá) + 5 dBm，支持單端或差分RF接口。
2. 定時(shí)器模塊：擁有四個(gè)通用定時(shí)器模塊，可提供八個(gè)16位或四個(gè)32位定時(shí)器，還支持PWM功能。
3. ADC：12位ADC，采樣率為200 ksamples/s，具有8通道模擬MUX。
4. 其他接口：包含UART、I2C、I2S、2× SSI（SPI、MICROWIRE、TI）、實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）等接口，還具備AES - 128安全模塊、真隨機(jī)數(shù)生成器（TRNG），支持八個(gè)電容式感應(yīng)按鈕和集成溫度傳感器。

（三）低功耗與兼容性

CC2640R2F在低功耗方面表現(xiàn)出色，待機(jī)電流僅為1.1 μA（RTC運(yùn)行且RAM/CPU保留），關(guān)機(jī)電流為100 nA（外部事件喚醒）。它還具有片上內(nèi)部DC/DC轉(zhuǎn)換器，可與CC2590和CC2592范圍擴(kuò)展器無(wú)縫集成，外部組件極少。此外，它與SimpleLink? CC2640、CC2650、CC2642R、CC2652R和CC1350設(shè)備在引腳方面兼容。

其工作電壓范圍廣泛，正常工作時(shí)為1.8至3.8 V，外部調(diào)節(jié)器模式下為1.7至1.95 V。在不同工作模式下，功耗也得到了有效控制，例如活動(dòng)模式下的RX電流為5.9 mA，TX在0 dBm時(shí)為6.1 mA，+ 5 dBm時(shí)為9.1 mA。

二、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

CC2640R2F的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，涵蓋了家庭和建筑自動(dòng)化、工業(yè)、醫(yī)療、體育健身、人機(jī)交互等多個(gè)領(lǐng)域。

（一）家庭和建筑自動(dòng)化

可用于連接電器、智能照明、智能鎖、網(wǎng)關(guān)和安全系統(tǒng)等。通過(guò)藍(lán)牙低功耗通信，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通，提高家居的智能化水平。

（二）工業(yè)領(lǐng)域

在工廠自動(dòng)化、資產(chǎn)跟蹤和管理等方面發(fā)揮重要作用。其低功耗特性和出色的無(wú)線性能，能夠滿足工業(yè)環(huán)境下對(duì)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行和可靠通信的需求。

（三）醫(yī)療領(lǐng)域

適用于電子溫度計(jì)、SpO2、血糖監(jiān)測(cè)儀、血壓監(jiān)測(cè)儀、體重秤和助聽(tīng)器等醫(yī)療設(shè)備。高精度的傳感器和低功耗設(shè)計(jì)，確保了醫(yī)療數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集和設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間使用。

（四）體育和健身領(lǐng)域

可用于可穿戴健身和活動(dòng)監(jiān)測(cè)器、智能追蹤器、患者監(jiān)測(cè)器和健身機(jī)器等。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和健康狀況，為用戶提供個(gè)性化的健身建議。

（五）人機(jī)交互領(lǐng)域

在游戲、無(wú)線鍵盤和鼠標(biāo)等指向設(shè)備中得到應(yīng)用。提供穩(wěn)定的無(wú)線連接，確保用戶操作的流暢性和準(zhǔn)確性。

三、功能模塊詳細(xì)解析

（一）主CPU

CC2640R2F包含一個(gè)Arm? Cortex? - M3（CM3）32位CPU，運(yùn)行應(yīng)用程序和協(xié)議棧的高層。CM3處理器具有高性能、低成本的特點(diǎn)，滿足了最小內(nèi)存實(shí)現(xiàn)和低功耗的系統(tǒng)要求，同時(shí)提供了出色的計(jì)算性能和對(duì)中斷的出色系統(tǒng)響應(yīng)。它具有32位架構(gòu)、Thumb? - 2混合指令集、單周期乘法指令、硬件除法、原子位操作等眾多特性，還支持高效的代碼執(zhí)行和低功耗睡眠模式。

（二）RF核心

RF核心包含一個(gè)Arm? Cortex? - M0處理器，負(fù)責(zé)與模擬RF和基帶電路接口，處理系統(tǒng)端的數(shù)據(jù)，并將信息位組裝成給定的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)。它能夠自主處理藍(lán)牙低功耗協(xié)議的時(shí)間關(guān)鍵方面，減輕了主CPU的負(fù)擔(dān)，為用戶應(yīng)用程序留出更多資源。RF核心擁有專用的4 - KB SRAM塊，最初從單獨(dú)的ROM內(nèi)存運(yùn)行，不過(guò)該處理器不可由客戶編程。

（三）傳感器控制器

傳感器控制器是CC2640R2F的一大亮點(diǎn)，它包含可在待機(jī)模式下選擇性啟用的電路。其外設(shè)可由專有的功率優(yōu)化CPU（傳感器控制器引擎）控制，該CPU可以自主讀取和監(jiān)控傳感器或執(zhí)行其他任務(wù)，從而顯著降低功耗并減輕主CM3 CPU的負(fù)擔(dān)。

傳感器控制器包含低功耗時(shí)鐘比較器、電容式感應(yīng)功能、12位ADC、SPI - I2C數(shù)字接口等模塊，這些模擬模塊可連接到最多八個(gè)不同的GPIO。此外，傳感器控制器的外設(shè)也可由主應(yīng)用處理器控制。

（四）內(nèi)存管理

CC2640R2F的內(nèi)存包括閃存、SRAM和ROM。閃存提供非易失性存儲(chǔ)，可在系統(tǒng)內(nèi)編程；SRAM可用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和代碼執(zhí)行，其內(nèi)容在待機(jī)模式下的保留可單獨(dú)啟用或禁用；ROM提供預(yù)編程的嵌入式TI - RTOS內(nèi)核、Driverlib和下層協(xié)議棧軟件（藍(lán)牙低功耗控制器），還包含一個(gè)引導(dǎo)加載程序，可用于通過(guò)SPI或UART重新編程設(shè)備。

（五）電源管理

為了實(shí)現(xiàn)低功耗，CC2640R2F支持多種電源模式，包括活動(dòng)模式、空閑模式、待機(jī)模式和關(guān)機(jī)模式。不同模式下，CPU、閃存、SRAM、無(wú)線電等組件的狀態(tài)和功耗各不相同。傳感器控制器作為一個(gè)自主處理器，可獨(dú)立控制其外設(shè)，無(wú)需主CPU喚醒，從而節(jié)省了電流和喚醒時(shí)間。

（六）時(shí)鐘系統(tǒng)

CC2640R2F支持兩個(gè)外部和兩個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘源。24 MHz晶體作為無(wú)線電的頻率參考，信號(hào)內(nèi)部加倍以創(chuàng)建48 MHz時(shí)鐘；32 kHz晶體可選，藍(lán)牙低功耗在某些睡眠模式下需要高精度的低速時(shí)鐘，內(nèi)部32 kHz RC振蕩器在某些情況下可進(jìn)行補(bǔ)償以滿足要求。內(nèi)部高速振蕩器（48 MHz）可作為CPU子系統(tǒng)的時(shí)鐘源，內(nèi)部低速振蕩器（32.768 kHz）可在不使用低功耗晶體振蕩器時(shí)作為參考。

四、開(kāi)發(fā)與支持

TI為CC2640R2F提供了豐富的開(kāi)發(fā)工具和軟件支持，包括SmartRF Studio、Sensor Controller Studio、Code Composer Studio?集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）、IAR Embedded Workbench? for Arm?等。這些工具和軟件能夠幫助開(kāi)發(fā)者輕松評(píng)估設(shè)備性能、生成代碼、開(kāi)發(fā)算法實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行軟件和硬件模塊的集成與調(diào)試。

同時(shí)，TI還提供了詳細(xì)的文檔支持，包括技術(shù)參考手冊(cè)、應(yīng)用筆記、修訂歷史等，方便開(kāi)發(fā)者深入了解和使用CC2640R2F。此外，TI的Low - Power RF網(wǎng)站和Low - Power RF eNewsletter提供了最新的產(chǎn)品信息、應(yīng)用案例和新聞動(dòng)態(tài)，為開(kāi)發(fā)者提供了更多的學(xué)習(xí)和交流機(jī)會(huì)。

五、總結(jié)

CC2640R2F作為一款功能強(qiáng)大、低功耗的藍(lán)牙無(wú)線MCU，在多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出了卓越的性能和潛力。其豐富的特性、廣泛的應(yīng)用范圍以及完善的開(kāi)發(fā)支持，使其成為電子工程師在設(shè)計(jì)低功耗無(wú)線設(shè)備時(shí)的首選之一。如果你正在尋找一款可靠的藍(lán)牙低功耗解決方案，不妨考慮一下CC2640R2F，相信它會(huì)給你帶來(lái)意想不到的驚喜。

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