基于SX1233的无线手持终端的设计方案

随着计算机技术、无线通信技术的发展，手持终端设备在物流、酒店服务、无线抄表等领域得到了广泛应用。无线传感器网络技术是当前在国际上备受关注的， 涉及多学科、高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。传感器技术、微计算机技术、现代网络和无线通信技术的进步，推动了现代无线传感器网络的产生和发展。无线传感器网络扩展了人们信息获取能力，将客观世界的物理信息同传输网络连接在一起，在下一代网络中将为人们提供最直接、最有效、最真实的信息。无线传感器网络能够获取客观物理信息，具有十分广阔的应用前景，能应用于军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、危险区域远程控制等领域。

无线通信是手持终端的主要功能之一，考虑到手持终端设备还需要带有显示器和键盘等人机界面以及采用电池供电等因素，体积、功耗以及性能的稳定成为手持终端设备设计的主要难点。

文中根据无线传感器网络具有成本低、能耗小、组网灵活，等多种优势，以及手持终端设备对设备体积、功耗等方面的技术要求，设计了一种低功耗、结构紧凑，具有无线传感器网络特性的手持终端，用于餐馆点菜系统。由于可通过无线通信接口实现程序升级，所设计的产品可广泛应用于餐馆点菜、无线抄表、工业监控等领域。

1 硬件设计

系统框图如图1 所示。它主要由MCU 控制单元、射频收发单元、按键及LCD 显示单元、电源管理单元构成。

图1 系统组成框图

1.1 MCU 单元

MSP430F449 是IT 公司推出的一种超低功耗单片机，它的主要特点有：

1）超低功耗：其电源电压采用1.8~3.6 V,待机电流小于1 μA,在RAM 数据保持方式时耗电仅0.1 ΜA,在活动模式时耗电250 μA/MIPS（MIPS:每秒百万条指令数），I/O 输入输出口的漏电流最大为50 nA.MSP430F449 有独特的时钟系统设计， 包括2 个不同的时钟系统： 基本时钟系统和锁相环（FLL 和FLL+）时钟系统或DCO 数字振荡器时钟系统。由时钟系统产生CPU 和各功能模块所需的时钟，这些时钟可以在指令的控制下打开或关闭，从而实现对总体功耗的控制。由于系统运行时使用的功能模块不同， 即采用不同的工作模式，芯片的功耗有明显的差异。在系统中有1 种活动模式和5种低功耗模式。另外它采用矢量中断，支持多个中断源，并可以任意嵌套。用中断请求将CPU 唤醒最短只要1 μs,通过合理编程，既可以系统功耗，又可以对外部事件请求作出快速响应。

2）强大的处理能力：MSP430F449 是16 位单片机，采用了目前流行的精简指令集（RISC）结构，1 个时钟周期可以执行1 指令。同时它还采用了16 位多功能硬件乘法器等一系列先进的体系结构。

3）高性能模拟技术及丰富的片上外围模块：MSP430F449组合了功能模块：12 位ADC、比较器、LCD 驱动器、电源电压监控（SVS）、串行通信（UART/SPI）硬件乘法器（MPY）温度传感器、看门狗计时器（WDT）、多个16 位定时器等。

4）系统工作稳定：上电复位后，首先由DCO_CLK 启动CPU（数字控制振荡器DCO 是单片机内置的），以保证程序从正确的位置开始执行，保证外接的晶振有足够的起振和稳定时间。然后通过软件设置适当的寄存器的控制为来确定最后的系统时钟频率。如果晶体振荡器在用作CPU 时钟MCLK时发生故障，DCO 会自动启动，以保证系统正常工作。

MCU 是手持终端系统的核心，在无事件发生的情况下工作于LPM3 低功耗状态，当有按键按下或有无线数据接收时，MCU 可响应并退出LPM3 状态进入活动工作状态。

MSP430F449 功能丰富，编程方式灵活，完全可满足手持终端的设计要求。

1.2 无线收发单元

SX1233 是Semtech 公司推出的一款超低功耗的可编程ISM 频段收发器，拥有全球最高的码率（600 kbps）以及世界级的链路预算（137 kB）、超低功耗、出色的ACR（邻道抑制）以及抗阻塞能力。SX1233 提供高接收（RX）灵敏度，增强了对弱信号的接收能力， 而且能够以1 dB 步长编程的发射机（TX）输出功率[4].高RX 灵敏度与TX 输出功率相当于获得了更长距离上的可靠传输， 这与需要RF 中继器的传统射频系统相比，节省了成本。

SX1233 具备发射、接收和睡眠模式下的低功耗，从而延长了电池寿命。由于在1.8~3.6 V 工作范围内有恒定的RF 性能，即使不用稳压器，在电池寿命快要终止时也能保证稳定的通信[5].另外，采用True RFTM 技术，无需使用SAW 滤波器，在获得低成本外接元件数的同时， 仍能满足ETSI 与FCC 的规定。SX1233 还集成了VCO 储能器、PLL 环滤波器以及一个RF 开关，进一步减少了总物料数。

SX1233 中集成的封包引擎可卸除微控制器的RF 封包工