浅谈CC1101驱动在STM32F103的移植

杨桂花 2018-09-06 7820

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　　本文主要是关于CC1101的相关介绍，并着重对CC1101驱动在STM32F103的移植进行了详尽的阐述。

　　浅谈CC1101驱动在STM32F103的移植

　　首先明确：CC1101是通过SPI与MCU进行通信的。根据从TI官方上获得CC1101驱动，直接先移植SPI部分，STM32F103提供了SPI1和SPI2两条SPI总线，可自行选择，对于SPI的移植，直接参考STM32开发板上关于通过SPI操作Flash示例代码，对于SPI的配置与TI提供的驱动代码里的SPI配置保持一致。SPI移植完成之后，接上CC1101射频模块，测试SPI是否能正常通信，主要通过向CC1101任意可读可写寄存器写一个任意值，然后再读出该寄存器里的值，通过串口打印出该值，通过以上操作判断SPI是否正常通信，SPI移植是否成功。当然，这里使用到了串口，所以需要同时将串口的代码实现，同样参考串口实例。

　　其次，当STM32与CC1101的SPI通信完成后，果断开始CC1101后续驱动的移植。移植过程中，所有变量名、函数名与TI提供的驱动里的保持一致，当然CC1101寄存器配置也保持移植。对于移植初期，我并没有太多的关心CC1101的时序问题，只关心怎么去移植，这也是自己的一个不好的习惯，所以初期移植的时候，对着TI提供的驱动代码，TI代码里有什么函数，我也移植什么函数；函数里有CS管脚的操作，也对应在操作在STM32下定义的CS管脚；TI里延时多长，我也跟着在STM32下延时相应的时间。整个驱动移植下来，关于CC1101的驱动函数也大多了然在心了。

　　最后，TI驱动里提供的是轮询的方式收发数据，对于初期来说，首先需要实现CC1101的工作，编译调试移植到STM32上的CC1101驱动代码，看见数据从接收端串口打印出的那瞬间，心情真心不错基于STM32F103的CC1101驱动移植。

　　当然，轮询的方式并不适合我在实际中应用，改用中断方式接收数据，且使用FIFO小于64BYTE，对于中断接收，做如下总结：

　　方法一：配置寄存器IOCFGx.GDOx_CFG=0x06（可查看CC1101数据手册通用引脚部分），以下降沿触发中断。

　　方法二：配置寄存器IOCFGx.GDOx_CFG=0x01，以上升降沿触发中断。

　　对于中断的试用，具体可根据对IOCFGx.GDOx_CFG的配置实现。

　　本以为，这样之后就完成了CC1101的驱动移植，最后才知道，自己菜得不行，移植的代码只是纯粹的数据收发，当导师问道有无CCA、CS检测等等，我就茫然了，恰好又是期末了，大牛导师最后自己去重新移植了有CCA检测机制的驱动（主要参考TI官方提供的SimpliciTI代码），心里真心难受基于STM32F103的CC1101驱动移植，好失败，后期只对CC1101驱动进行了维护和改进。

　　关于在后期维护和改进中，主要解决两个问题：

　　1.通信距离

　　测试参考SimpliciTI移植的CC1101驱动，其通信距离只有20几米，能穿透一堵墙，无法满足我们的需求，通过增加发射功率PA值，通信距离也不太明显。查阅资料，通信距离与应用环境、通信速率、PA等有关，与是准备将它通信速率（TI提供的是空中速率为250K的），修改为10K的速率，开始以为纯粹配置一下MDMCFG3 为10K就行，但最终是必须配置channel filter bandwidth 、frequency deviation等，这些配置均建议通过TI提供的SmartRF Studio 软件进行配置。速率改变也必须注意CCA监测过程中RSSI可用等待时间，RSSI可参考其TI提供的DN505文档。最后，通过降低传输速率，将PA值设为10db，测试通信距离在空旷场地下可达到200多米，可穿透三堵墙，已经满足项目需要。但测试期间，修改后的10K速率驱动，经常CCA检测失败，虽然通过DN505文档修改了RSSI等待的时间，但依旧这样，最终此问题纠结了我3天，最后突发奇想地去修改了调制解调方式为2-FSK后，CCA检测正常运行，至今还是没明白为什么会这样。

　　2.关于GDO0的问题

　　由于项目中是定时发送数据，接收端采用GDO0以中断方式接收数据，但在测试中发现，终端正常运行不定时间后，中断无法产生，调试为发现FIFO溢出等，通过去TI论坛上查找，发现有类似问题，但没有彻底的解决方法，目前主要通过设置定时阈值，超过阈值未接收到数据，就判定为GDO0中断出现问题，便执行FIFO刷新操作，然后终端又能继续正常运行，

　　CC1101与STM32的低功耗

　　1.stm32低功耗

　　（1）进入stop模式

　　由于项目需要在睡眠时也保留RAM的数据，顾考虑采用stop模式以减少STM32 的功耗，进入stop的方法很简单，直接调用库函数中的 PWR_EnterSTOPMode（PWR_Regulator_LowPower， PWR_STOPEntry_WFI）; 此处，我选择了关闭电压转换器以进一步降低功耗，使用指令WFI进入，关于STOP进入方式的选择，可参考前文提供的博客。

　　（2）STM32的唤醒

　　由于，应用中采用发送完数据变进入休眠，并定时唤醒发送，且STOP模式下RTC正常工作，所以在本应用中采用了RTC闹钟周期中断唤醒，对于RTC的使用即配置可如下：

　　void RTC_Configuration（void）

　　{

　　RCC_APB1PeriphClockCmd（RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP， ENABLE）;

　　EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

　　EXTI_ClearITPendingBit（EXTI_Line17）;

　　EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line17;

　　EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;

　　EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising;

　　EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;

　　EXTI_Init（&EXTI_InitStructure）;

　　PWR_BackupAccessCmd（ENABLE）;

　　BKP_DeInit（）;

　　#ifdef RCC_LSE

　　RCC_LSEConfig（RCC_LSE_ON）;

　　while（RCC_GetFlagStatus（RCC_FLAG_LSERDY） == RESET）

　　{

　　}

　　RCC_RTCCLKConfig（RCC_RTCCLKSource_LSE）;

　　#else

　　RCC_LSICmd（ENABLE）;

　　while （RCC_GetFlagStatus（RCC_FLAG_LSIRDY） == RESET）

　　{

　　}

　　RCC_RTCCLKConfig（RCC_RTCCLKSource_LSI）;

　　#endif

　　RCC_RTCCLKCmd（ENABLE）;

　　RTC_WaitForSynchro（）;

　　RTC_SetPrescaler（32767）;

　　RTC_WaitForLastTask（）;

　　RTC_ITConfig（RTC_IT_ALR， ENABLE）;

　　RTC_WaitForLastTask（）;

　　RTC_Alarm_Interrupt（DISABLE）;

　　}

　　以上，主要注意RTC时钟的选择，选择RCC_LSE ，时间比较精确，但会产生相对长一点的唤醒时延选择；RCC_LSI，时间则不那么准确，且功耗要多一点，但产生的唤醒时延较小，具体可查阅STM32使用手册关于低功耗部分的介绍。

　　2.CC1101低功耗

　　（1）进入掉电模式

　　CC1101进入IDEL状态一》使用掉电模式（SPWD）即可。

　　（2）唤醒

　　直接操作拉低CS管脚即可。

　　3.调试低功耗

　　前期调试，只分别测试了STM32和CC1101在休眠功能上的实现，即是否能进入休眠以及是否能够成功进行唤醒，未对实际功耗进行测试（由于硬件的特殊性）。

　　后期第一次测试STM32+CC1101整体模块低功耗模式下功耗为4点几mA，顿时就无语了关于STM32低功耗+CC1101低功耗；然后果断挑断模块上的所有LED灯，再次测试，功耗直接降到1mA左右，此时虽然有所下降，但离手册上的几uA真不是一个档次的，但对于菜鸟的我此时根本不知道怎么继续减少功耗了，好吧，我只有去茫茫网络中寻找低功耗的蛛丝马迹了，果然在http://www.openedv.com/posts/list/18372.htm#116532里找到了希望，真心感谢博主的分享，于是赶紧把用到的SPI管脚以及串口管脚安装博主提供的修改，并关闭所有不用的PIN，但最终测试功耗依然未降低，这就纳闷了，为啥还是每降低呢关于STM32低功耗+CC1101低功耗，突然想起了不久前看过的STM32L系列低功耗的芯片，同时在有个低功耗经验师兄的提醒下，果断参考了其官方提供的超低功耗代码关于STM32低功耗+CC1101低功耗，并在自己的项目中进行如下操作：

　　在每次进入休眠前：

　　#关闭所有时钟以及外设（如本项目中用到的串口、SPI、timer）

　　#将所有I/O口改为GPIO_Mode_AIN状态

　　void DisableGPIO（void）

　　{

　　GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure

　　;

　　RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_GPIOC\

　　|RCC_APB2Periph_GPIOE|RCC_APB2Periph_AFIO， ENABLE）;

　　//Configure all GPIO port pins in Analog Input mode （floating input trigger OFF）

　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_All;

　　GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;

　　GPIO_Init（GPIOA， &GPIO_InitStructure）;

　　GPIO_Init（GPIOB， &GPIO_InitStructure）;

　　GPIO_Init（GPIOC， &GPIO_InitStructure）;

　　GPIO_Init（GPIOD， &GPIO_InitStructure）;

　　GPIO_Init（GPIOE， &GPIO_InitStructure）;

　　//GPIOs Periph clock disable

　　RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC

　　|RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE， DISABLE）;

　　}

　　在每次唤醒后：

　　#开启休眠前所关闭的对应时钟以及外设

　　#初始化使用到的GPIO口

　　添加了如上的处理后，再次测试低功耗，终于让我看见了uA级别的功耗关于STM32低功耗+CC1101低功耗，但功耗最低时在40uA左右，与根据芯片手册提供的低功耗数据相比，还是有很大的距离，不过至此，通过软件进一步实现低功耗，我已经无法再想到其他的方法，外设该关的都已经关掉，功耗在40uA左右，目前能想到的就是硬件上功耗降降低，

　　结语

　　关于CC1101的相关介绍就到这了，如有不足之处欢迎指正。

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