Freescale FTF-CON-F0353 service manual

FTF-CON-F0353

射频遥控

采用飞思卡尔

RF4CE

技术

进行射频遥控革命

8 月 27 日，星期四，巴塞罗那 - 280. 15:30-16:30。

Eric Braddom 白瑞克

电视产品全球营销事业部董事

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Brett Black

商务经理
无线连接组织

TM

RF4CE 简介

RF4CE

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视频简介

TM

1

1

使用案例与行业趋势

射频解决的问题……

• 大型等离子 (Plasma) 电视和液晶(LCD)电视对红外线的干
扰

•机顶盒(STB)、投影仪、接收器、DVD 播放器、Game
box、及其它电器不总是在视线范围内

射频能够解决这些问题并具有以下优势

•电池寿命增至 4 倍

• 针对新业务模型和用户 I/F 接口的双向通信

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2

2

RF4CE 联盟

► 任务－基于 IEEE 802.15.4 MAC/PHY 无线技术创建射频遥控标

准，并在未来 5 年内替代 IR

► 创始人－代表超过 50% DTV 市场份额的松下、飞利浦、三星、

索尼等

► 赞助会员－飞思卡尔半导体、OKI 半导体、美国德州仪器、NTS

& TUV

► 飞思卡尔的参与－飞思卡尔的 SynkroRF 协议成为 RF4CE 规范

的基础。

► 规范－ 6 月 12 日宣布联盟成立。 R1.0 规范于 2008 年 12 月获

得批准。

成员

► ZigBee 联盟 (ZigBee Alliance)－RF4CE 与 ZigBee 联盟于三月份

进行了合并。 目前 ZigBee联盟成员可用 R1.0 规范。

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3

TM

索尼

► 索尼在 “BRAVIA”新液晶电视中采用射频遥控；

► 2007年8月29日，索尼公司宣布“BRAVIA”新液晶电视的15款新型号；

• 发布这15款型号的时候，其中13款带射频遥控；

► 2008年2月宣布推出春季产品，包括在新型F、 V1 & J1 Bravia 液晶显示器中提供射频遥控；

► 目前已经装运40多款带飞思卡尔射频解决方案的产品，包括DTV、 Blu-ray DVD 录影机、机顶盒、带

射频遥控的iPod 扬声器和高清无线链路模块；

► 所有产品都使用飞思卡尔 MC13213 + SynkroRF 平台

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TM

4

RF4CE-新商业模型和业务

2007 年秋季推出的基于 802.15.4
的射频遥控

在 2009 年 3 月 ……
索尼 Bravia 电视添加了 Felica

NFC

Bravia KDL-系列液晶电视

• 自 32” 至 52”

• 从 1500 美元到 4500 美元

• 包括 Felica RFID 阅读器/编写器

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• 可以通过电视与支付卡或手机合作

实现交易

5

7

TM

► EchoStar采用SynkroRF，用于下一代DISH网络卫星机顶盒射频遥控

► 2009国际消费电子展（CES）宣布推出VIP922S 机顶盒

► 先进的用户界面采用触摸屏技术，以减少按钮数量和提高用户使用体验

► CES 获奖情况

• 最佳家用视频产品

• 最佳远程控制

• 最佳用户界面

► VIP922S 采用 飞思卡尔 MC13213 + SynkroRF 平台

► 2009年6月面向DISH网络用户供货

EchoStar

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TM

6

► Logitech Harmony 900 扩展为射频遥控

• 使用无线射频连接，可以控制放在密闭机柜门和墙壁后面的设备；

• 安装方便的射频系统将扩大您的覆盖面积，并且通过安装简单的红外线的转发

装置和微型转发装置将射频信号转化成红外线的命令；

• 最多可替代15个红外线的远程产品；

• SynkroRF已取代 Z-Wave，后者是以前的远程设备所使用的射频技术；

• 射频扩展器能通过无线射频用作固件更新

► 获奖情况

• 2009年8月 CNET最佳产品

 “Logitech Harmony 900轻而易举地成为了我们测试的最佳通用远程控制

产品。”

► Harmony 900 在无线射频遥控设备中使用 i.MX31 +MC13213 ，在

无线射频扩展器+ SynkroRF 平台中使用 MC13224V；

Logitech

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7

松下

Z1独立的输入/输出模块带集成的

QAM/ATSC调谐器（顶部）及对应的无线

发射器（底部）

松下超薄 Z1 系列 1080p 等离子高清电视 (TC-P54Z1)

• 全球第一条RF4CE产品线

•4月份在日本推出，预计夏天在全球推出；

• 需要无线射频

•DTV对于调谐器电子产品来说过于薄

• 使用无线高清(60 GHz)发射未压缩的1080p高清内容

• 使用飞思卡尔 MC13213 + BeeStack消费电子 (ZigBee RF4CE)平台

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8

RF4CE 单位装运

（百万单位）

RF4CE 全球行业展望

180
160
140
120
100

80
60
40
20

• 有超过 42 个型号的具有

802.15.4 (RF4CE) 收发

机的消费电子，包括电
视和 BluRay DVD。

• 预计 2012 年将出货

1.60 亿单位

• 该增长率为超过了
250% 的 CAGR

0

2008 2009 2010 2011 2012

来源： 飞思卡尔内部预估

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9

9

ZigBee RF4CE 架构

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10

►ZigBee RF4CE 特性：

ZigBee RF4CE 概述

基于 2.4 GHz MAC/PHY IEEE

802.15.4 标准

• 联网层很薄，具有灵活性，能够

经受未来考验

• 与其它 2.4 GHz 技术共存

• 支持互通

• 支持安全通信

• 在网络层实现节电机制

• 简单且直观的配对机制

• 允许厂商专用的应用和事物处理

• 支持许多不同应用

节电

节电

拓扑

拓扑

应用

配置文件

应用框架

安全性

安全性

联网层

信道灵敏度

信道灵敏度

802.15.4 MAC 层

802.15.4 PHY 层

应用

管理

管理

配对

配对

OEM

ZigBee
RF4CE

网络

&

配置文件

IEEE

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ZigBee RF4CE 网络与配置文件

硅

TM

11

ZigBee RF4CE 平台

► 目的

• 为消费电子产品提供标准化射频联网层

• 重点是稳定性和易于使用

• 构建和支持 CE 网络的重要功能

► 一般特性

• 基于 IEEE 802.15.4 – 2006 MAC/PHY 标准

• 少于 40 KB 的代码，包括 802.15.4 MAC、ZigBee RF4CE 联网堆栈和 CERC 配置文件

• 所支持的器件类型

 控制器节点
 目标节点

• 网络业务

 网络的创建
 AES 128位安全的和非安全的设备间通信（双向）

 电源管理

• 干扰抑制

 DSSS（由 IEEE 802.15.4 MAC 层提供）
 CSMA-CA（由 IEEE 802.145.4 MAC 层提供）
 信道灵敏度

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TM

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► 详细特性

• 设备初始化

 目标设备开启网络。

• 设备配对

 要求在通信之前进行
 仅执行一次。 信息存储在 NVM 中。
 控制器设备发现可用的目标设备。
 控制器设备请求从可用目标设备的配对。
 目标设备接受/拒绝配对请求。
 配对过程中保证链路建立。
 CERC Profile 定义一个与接受流程配对的 “push button”（按钮）。

• 设备通信

 仅支持在已配对设备间的通信
 双向通信
 传输可以为已确认或不确认。
 传输可以为安全或不安全传输。
 支持对所有包的直接和广播寻址。

ZigBee RF4CE 平台

• 内置节电机制满足业界严格的低功率要求

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ZigBee RF4CE 网络拓扑

PAN 3

PAN 1

TV RC

TV

DVD

DVD RC

CD

目标
节点

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控制器

节点

PAN 2

CD RC

TM

14

14

ZigBee RF4CE 网络拓扑

PAN 3

PAN 1

TV RC

TV

DVD

DVD RC

多功能

RC

CD

目标
节点

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控制器

节点

PAN 2

CD RC

TM

15

15

ZigBee RF4CE 网络拓扑

PAN 3

PAN 1

TV RC

TV

DVD

DVD RC

多功能

RC

CD

目标
节点

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控制器

节点

PAN 2

CD RC

TM

16

16

ZigBee RF4CE 信道灵敏度

► RF4CE 设备能够在 IEEE 802.15.4 信道 15、20 与 25 上通信。

• 信道 15 – 2.425 GHz

• 信道 20 – 2.450 GHz

• 信道 25 – 2.475 GHz

► 目标节点根据启动信道情况选择初始通信信道。

► 如果周围环境改变，目标节点可以切换到另一个信道。

► 与目标设备配对的每个设备在最后一个成功的信道通信。

► 如果目标设备改变了信道，试图进行通信的设备将到其它 RF4CE 信道寻找目标直到

通信建立。

• 节点将为目标设备存储新信道

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TM

ZigBee RF4CE 信道灵敏度

2.400
GHz

11

12

802.11b/g

信道 1

13

14

802.11b/g

信道 6

15

16

17

18

19

信道灵敏度

802.11b/g 信道（北美）

802.11b/g 频谱占有率（典型）

20

21

22

802.11b/g

信道 11

23

24

25

26

2.485
GHz

802.15.4 信道

ZigBee RF4CE 信道

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演示

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TM

19

演示

带有

-

-

-

用

RF4CE

RF4CE

的新功能

遥控

iPod

向遥控发送菜单信息
从

iPod

向电视发送菜单信息

和电视

基于

802.15.4

-

想象使用电视进行

-

遥控成为传声器

的语音

Skype

视频呼叫

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20

飞思卡尔 ZigBee®RF4CE 支持的设备

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MC1321x 概况

► MCU 特性

• 40 MHz HCS08 低压低功率内核

• 取决于部件的闪存和存储器

• 多个 16位定时器

• 高达 38 GPIO

• 8位端口键盘中断 (KBI)

• 8路 10位模数转换器 (ADC)

• SCI 接口支持最多 11.52 万波特(Baud)

• I2C 带有 100 kbps 最大总线负荷

• 低压检测

• 在线调试和闪存编程

• 通用片上处理器 (COP) 看门狗定时器

射频特性

►

• 802.15.4 遵从的 2.4 GHz 射频收发机

 250 kbps O-PQSK 调制
 16 个可选信道

• 针对晶体精度的自动修整特性

 不再需要外部变量电容器
 允许自动产生频率校准

• 可设置为从 -27 dBm 至 +3 dBm

• -92 dBm 的 RX 灵敏度

• 集成的发射/接收交换机

 支持单端或全差分操作

► 特性

• -40 至 +85 C 工作温度

• 2V 至 3.4V

• 低外部组件数

 要求一个 16 MHz 晶体
 针对 MCU 的可编程频率时钟输出

• 9x9x1 mm 71-引脚 LGA 封装

• RoHS 遵从

供货情况

►

• 自 2006 年 9 月批量供货

Tx/Rx

交换

特性

协议栈

存储器

模拟

接收器

频率

发电机

模拟

发射器

缓冲 RAM

IRQ

Arbiter

电源
管理

SMAC

16 KB 闪存
1KB RAM

RFIC 定时

器

数字收发机

数字控制

逻辑

RAM

Arbiter

稳

压器

SMAC
IEEE 802.15.4

32 KB 闪存
2 KB RAM

HCS08

CPU

闪存存储器

RAM

低电压中断

键盘中断

内部

时钟发生器

后台调试模

块

8 路
10位
ADC

2 x SCI

高达 39 GPIO

IIC

16位

定时器

COP

MC13213MC13212MC13211

SMAC
SynkroRF
IEEE 802.15.4
ZigBee RF4CE
ZigBee

60 KB 闪存
4KB RAM

$3.71$3.38$3.102009 1K SRP

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TM

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MC1321x 开发工具汇总

特性

13213-SRB

13213-NCB

CodeWarrior IDE

带有 BeeStack

ZigBee 协议栈的
BeeKit

（ 06 年 12 月供

货）

ZigBee 包
分析仪硬件

协议分析仪

开箱即用应用

1321x 开发人员

Starter 工具包

BeeKit 带有对

Bee-Stack 的 90 天评

估

加速计演示

1321x 消费者 Starter 工

具包

1

1

特别版

BeeKit 带有对

Bee-Stack 的 90 天评估

无

无

RF4CE 远程控制

1321x 网络 Starter 工具

包

22

1N/A

特别版特别版

BeeKit 带有对

Bee-Stack 的 90 天评估

无无

802.15.4 无线 UART

1321x 802.15.4/ZigBee

开发工具包

4

3

特别版，

标准版

（仅 1321XEVK-SFTW）

BeeKit 带有对

BeeStack 的 90 天评估,

全节点锁定版

（仅 1321XEVK-SFTW）

有无无

Daintree 标准版

ZigBee 环境

演示 (ZeD)

RoHS 遵从

249 美元 – 1321XDSK

价格

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349 美元 –

1321XDSK-BDM

是

399 美元 – 1321XCSK-

建议用于 ZigBee RF4CE 开发

BDM

是

是

499 美元 –1321XNSK
549 美元 –1321XNSK-

BDM

23

是

1749 美元 – 1321XEVK
3299 美元 – 1321XEVK-

SFTW

TM

► 特性

• 带有 32位 CPU 的集成型 2.4 GHz 收发机

 802.15.4 遵从的收发机
 高达 26Mhz 的 ARM7TDMI

• 最低功率

 显著降低的功率
 21 mA Rx 和 29 mA Tx， 带有无线和 MCU
 <1uA 休眠电流(hibernate current)

• 较大的存储器

 128KB 串行闪存，96KB RAM
 80KB ROM 包含 802.15.4 MAC、设备驱动器和启动代

码

• 增强射频性能

 -96 dBm 灵敏度（DCD 模式）
 -100 dBm（NCD 模式，+2-3 mA 电流）
 +5 dBm 功率输出

• 硬件加速器减少了 MCU 开销

 MAC 加速器
 AES 128-为硬件加密/解密

• 出类拔萃的外设
 UART、SPI、KBI、8 路 12位 ADC、4x16位定时器、I

SSI (I2S)、64 GPIO

• 独特的封装平台

 封装中的射频匹配
 要求电源、晶体和 50 Ohm 天线
 9.5 mm x 9.5 mm 99-引脚 LGA

一个封装中的 MC1322x 平台 (PiP)

2

C、

模拟

Balun

TX/RXTX/RX

交换机

模拟

MC1322X 框图

Buck

Buck

转换器

24 MHz （典型）

时钟生成

TX

RX

数字

调制解调器

TX

调制解调器

RX

调制解调器

IEEE®802.15.4 收发机

模拟

电源
管理

与

电压

调整

协议栈

存储器

RF

振荡器/PLL

&

802.15.4

802.15.4
MAC

MAC

加速器

(MACA)

(MACA)

高级

安全

模块

(ASM)

(ASM)

FLASH
Module

(SPIF)

128 KB

128 KB

串行

闪存

特性

CPU Complex

SPI

32.768 KHz （可选）

时钟与

重置

模块

(CRM)

ARM7

ARM7

TDMI-S

TDMI-S

32-

32-

位

CPU

CPU

总线

接口与

存储器

仲裁器

ARM

ARM

中断
控制器

(AITC)

(AITC)

96 KB

96 KB

RAM

RAM

80 KB

80 KB

ROM

ROM

电池
监控

数据和地址总线

SCI/UART

SCI/UART

SCI/UART

SCI/UART

键盘

MC13224V

SMAC
SynkroRF
IEEE 802.15.4
ZigBee RF4CE (Q209)
ZigBee
ZigBee Pro

128 KB 串行闪存
96 KB RAM
80 KB ROM

$4.742009 1K SRP

Timer

定时器

模块

模块

模块

SSI/I2SSSI/I2S

模块

I2CI2C

模块

接口

SPI接口SPI

GPIOGPIO

控制

12-

12-b

12位-

ADC

ADC

ADC

12-

12-t

12位-

ADC

ADC

ADC

JTAG &

JTAG &

Nexus

Nexus

高达 64 GPIO

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TM

24

MC1322x 开发工具汇总

特性

端节点
协调器

低功率节点

USB 节点

J-链路 JTAG 调试

器

IAR IDE

带有 BeeStack

ZigBee 协议栈的
BeeKit

协议分析仪

1322x USB 工具

包

未测试
未测试
未测试

1

无

IAR 32K 版本

BeeKit 带有

对

BeeStack 的 90

天评估

无

无

1322x 开发人员 Starter

工具包

未测试
未测试

BeeKit 带有

对

BeeStack 的 90 天评估

气象站传感器演示开箱即用应用

1322x 网络 Starter 工具

包

11
11

IAR 32K 版本IAR 32K 版本

BeeKit 带有

对 BeeStack 的 90 天评

估

无无

802.15.4 网络演示

1322x 802.15.4/ZigBee EVK

4
3
21
11

有有有

IAR 32K 版本

（仅 256K 版本-

1322xEVK-SFTW）

BeeKit 带有

对 BeeStack 的 90 天评估

（全节点锁定版-

仅 1322xEVK-SFTW）

Daintree 基础版

ZigBee 环境

演示

(ZeD)

RoHS 遵从

价格

79 美元 –

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是

1322XEVK

379 美元 – 1322xDSK-

DBG

建议用于 ZigBee RF4CE 开发

是

是

579 美元- 1322xNSK-

DBG

25

是

1999 美元- 1322xEVK
3999 美元- 1322xEVK-SFTW

TM

参考设计

► 开发板参考设计

• 基于开发板，包括 I/O、包头和其它功能

• 经过了 FCC 和 CE 认证

• 提供

 OrCAD 中的简图
 Gerber 中的布局
 BOM
 BeeKit 中的直接支持

► 外形参考设计

• 用最少 I/O 和包头进行外形设计

• 焦点在于射频设计

 单个端口设计
 芯片或 F 天线

• 基本接口

 UART、I2C

• 提供

 参考手册
 OrCAD 中的简图
 Gerber 和 Allegro 中的布局
 BOM
 BeeKit 平台编辑器配置文件

► 开发板参考设计

• 1319xEVB

• 1320x-QE128DSK

• 1320xRFC

• 1321xNCB

• 1321xSRB

• 1322xLPB

• 1322xNCB

• 1322xSRB

• 1322xUSB

外形参考设计

►

• 1320xQE128-IPB

• 1321x-ICB

• 1321x-IPB

• 1321x-UCB

• 1321x-UPB （未决）

• 1322x-IPB

• 1322x-ICB

• 1322x-ERB （未决）

http://www.freescale.com/802154

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飞思卡尔 BeeKit™

► BeeKit 向客户提供了一个特殊开发工具，它提供基于飞思卡尔 802.15.4 技术的简化

实现，包括 SMAC、802.15.4 MAC、 SynkroRF、 ZigBee RF4CE、 ZigBee 和

ZigBee Pro 等。

• 特性

 图形用户界面 (GUI) 用于创建、修改和更新无线联网实现。
 无线联网库、应用模板、示例应用等的综合代码库
 对配置参数的自动验证

 生成工作区文件，导入 集成开发环境 (IDE) 用来继续进行开发和调试
 可轻松扩展以支持新的代码库和功能

 对 CodeWarrior (CW) 或 IAR EWARM IDE 的补充工具，用于 MCU 开发

优势

•

 提供了经济高效的无线设计解决方案
 减少无线实现的复杂性
 允许通过补充性 IDE 专注于 MCU 应用软件
 简化了启动时间，并减少了工具学习时间
 助您快速投入市场
 以卓越的设计支持为后盾

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