基于EM250的ZigBee前端模块参考设计

EM250介绍

Ember公司的EM250是单片机解决方案，它集成了2.4GHz、兼容IEEE 802.15.4的收发器以及一个16位XAP2b微处理器，同时还包括集成闪存和SRAM存储器与基于ZigBee应用的外设。

该收发器采用一种高效结构，超过IEEE 802.15.4-2003标准所要求的动态范围15dB。集成的接收信道滤波实现了2.4GHz频谱范围内与IEEE 802.11g和 Bluetooth等其它通信标准的共存问题。集成的稳压器、VCO、环路滤波器和功率放大器使外部组件的数量大大减少。可选的高性能无线电通信模式（增强模式）可通过软件实现，将动态范围进一步提高了3dB。

XAP2b微处理器是一个集成在EM250里面的功率优化内核。它支持两种不同的运行模式——系统模式和应用模式。EmberZNet堆栈在系统模式下运行时可以连通到芯片的任意区域；在应用模式下，应用编码连通到EM250设备的通路则相对受限。这使得应用软件开发人员能够对事件时间进行安排，同时阻止对存储器和寄存器内受限区域的修改。这种结构增加了所部署方案的稳定性和耐用性。

EM250拥有128kB的嵌入式闪存和5kB的集成RAM用于数据和程序存储。

EM250软件堆栈采用了一种高效的磨损均衡算法，进一步延长了嵌入式闪存的寿命。

为了符合ZigBee和IEEE 802.15.4-2003标准严格的时间要求，EM250在硬件中集成了多个MAC功能。MAC硬件负责处理自动ACK发送和接收、自动滞后延时、对发送信号的纯信道评估，以及对接收的信息包的自动滤波。此外，通过集成信息包追踪接口，EM250实现了真正的MAC级调试。

为了支持自定义应用，EM250中还集成了诸如GPIO、UART、SPI、I2C、ADC和通用定时器等多个外设。同时，还拥有集成的电压稳压器、上电复位电路、休眠定时器以及低功耗休眠模式。深度休眠模式的电流小于1μA，使得产品能够实现更长的电池寿命。

最后，EM250利用非侵入式SIP模式进行XAP2b微处理器的软件调试以及程序设定。

EM250主要特性

集成的2.4GHz、兼容IEEE 802.15.4的收发器
RX滤波实现了IEEE 802.11g和蓝牙设备的共存
99dBm RX灵敏度（每个20字节的信息包的灵敏度为1%）
+3dBm额定输出功率
增强型无线电运行模式（增强模式）具有-100dBm的灵敏度和+5dBm的传输功率
集成的VCO和环路滤波器

集成的IEEE 802.15.4 PHY和带有DMA的下层MAC

集成的硬件支持用于InSight开发环境的信息包追踪接口

提供针对低功耗运行的集成RC振荡器

支持32.768kHz石英振荡器，从而满足更高精度的要求

16位XAP2b微处理器

集成的存储器：
128kB的闪存
5kB的SRAM

可配置存储保护装置

两种休眠模式：
处理器空闲
深度休眠——1.0μA（激活可选择的32.768kHz振荡器时为1.5μA）

17个GPIO引脚，具有自定义功能

两个带有DMA的串行控制器
SC1：I2C主控制器，SPI主控制器+UART
SC2：I2C主控制器，SPI主/从控制器

两个16位通用定时器、1个16位休眠定时器

看门狗定时器和上电复位电路

非侵入式调试接口（SIF）

集成的AES加密加速器

集成的具有12位分辨率的模/数一阶sigmadelta转换器

集成的1.8V稳压器

EM250主要应用

建筑自动化和控制
家庭自动化和控制
家庭娱乐系统控制
资产追踪

ZigBee前端模块参考设计

Skyworks Solutions和Ember公司首款联合推出的ZigBee前端模块设计，主要针对在能源管理、家庭网路（HAN）和工业自动化中使用的智能仪表。该设计基于EM250，同时集成了Skyworks Solutions公司的SKY65336/SKY65336产品。

图1  EM250方框图

图2  EM205典型应用电路

图3  ZigBee前端模块参考设计电路图（1）

图4  ZigBee前端模块参考设计电路图（2）