CC2650开发板DIY之五——PCB设计原理图
一、开发板逻辑原理图
如前所述，CC2650是一个功能丰富，特点鲜明的全能型射频通讯管理芯片，简单地把主要的功能引脚引出的开发板设计是好的设计方案，不过不大符合不断地给自己找麻烦的DIY的精神。
因此，这次开发板的设计是借鉴和参考了TI提供的若干个参考设计，围绕CC2650的2个特点进行设计：提供传感器信号以实现对sensor control的实现，以及利用独特的bootloader功能实现程序重载的NapOS的实现。所以就围绕CC2650的开发板设计就有电源部分，射频部分，环境传感器部分和外围接口部分组成。
二、PCB设计参数和主要元件封装
2.1 PCB基板考虑用标准的4层板设计：top layer, groundlayer, power layer, bottom layer。原计划的2层板实现应该不容易实现最短走线，暂不考虑。
2.2 天线采用PCB板载天线，采用比较小的折线方案。其实除了外置扩展天线，各种PCB板载天线在传输数据上差别不是很显著。如下图：
2.3 CC2650F128RGZR
RGZ采用了48引脚的QFN48封装。这个提供的I/O数量最多，在各种封装中尺寸最大，容量也最大，Flash大大128K，便于测试多种协议栈的要求。支持多种I/O接口方式。
可以有多种供电方式，采用第一种供电方案，1路工作电压3.3V，最高耐受电压4.1V。
2.4 HDC1000YPAT 温湿度传感器
采用DSBGA封装，8点焊接，工作电压3.3V，最大耐受电压6V。采用I2C通讯方式。
2.5 OPT3001DNPR 高亮度传感器。
USON封装，6引脚。工作电压3.3V（工作范围1.6-3.6V），最大耐受电压5.5V。采用I2C通讯方式。
2.6 TMP107BID高精度温度传感器
SOIC封装。8引脚。工作电压3.3V（工作范围1.7-5.5V），最大耐受电压6V。采用UART通讯方式。这个温度传感器属于高精度的，误差在0.4摄氏度。
2.7 CC2590RGVT
VQFN封装。16引脚。工作电压3.3V（工作范围-0.3-3.6V），最大耐受电压3.6V。
2.8 备选的TLV320AIC3204IRHBR和TLV7163318
这个是用于音频解码的DAC芯片，因为SoC的容量是128k，参照MSP430+CC2540的参考设计，具有运行Bluopia蓝牙协议栈A2DP，A3DP的硬件基础，作为扩展板的功能预留位置。采用硬跳线的方式选择接入或不接入。和CC2650之间通过I2S进行音频数据信息的通讯，采用I2C或SPI进行控制指令通讯。
因为TLV320采用1.8V的电压供电，因此需要一个双轨的稳压器TLV716进行电压控制。规划为该开发板的独立外部USB供电电源，然后5V转换出3.3V和1.8V各一路，1.8V给开发板上的芯片供电。
三、原理图
3.1 电源设计部分
如前所述，CC2650供电有3种方式。但是还需要和开发板上的传感器芯片相匹配，上述芯片多数电源范围较宽，在1.6V至3.3V之间的范围均可以正常工作，尤其推荐稳定外部LDO供电的方式，这时，供电电压在1.8V左右。但是由于其中HDC1000的工作电压在3.3V，所以综合比较后，选择供电方式1，给1路3.3V供电回路，给开发板上的各个芯片供电。
这种供电方式给Vdds供电(来自调试器)，然后再内部的LDO，DC/DC转换器生成1.68V电压通过DCDC_SW引脚输出，接入芯片的Vddr引脚供电。这种供电方式，需要在芯片编程的过程中软件设置DCDC_SW的输出选项。这种LDO供电方式输出电流小，不能够给传感器等周边芯片供电。而且在程序设计时需要使能内部DCDC，这些在范例的ccfg.c文件中定义。
//**************************************************
// Select DC/DC during active mode
//**************************************************
// 0 = Use the DC/DC during active mode, 1 = Do not use…
//#define SET_CCFG_MODE_CONF_DCDC_ACTIVE 0x1
#define SET_CCFG_MODE_CONF_DCDC_ACTIVE 0x0
如下图，
第2种供电方式基本和上面的方式相同，但是Vddr接地，没有由DCDC供电，应该是不需要驱动有关端口时的选择，还可以降低功耗。如下图。
第3种方式是手册中推荐的方式，推荐又使用TPS62740，同时短接接地以及软件设定。但是由于上述HDC1000的原因，没有采用。
Note that all TI software examples run with the internal DCDC regulator enabled in software, unless
otherwise notified. When configuring the CC2640 for external regulator mode,both of the VDDS_DCDC
and DCDC_SW pins must be connected to ground and the internal DCDC must be disabled in software.
To disable the internal DCDC, the following changes shown below must be included in the ccfg.c file.
//**************************************************
// Select DC/DC during recharge
//**************************************************
// 0 = Use the DC/DC during recharge in powerdown, 1 = Do not use…
//#define SET_CCFG_MODE_CONF_DCDC_RECHARGE 0x0
#define SET_CCFG_MODE_CONF_DCDC_RECHARGE 0x1
//**************************************************
// Select DC/DC during active mode
//**************************************************
// 0 = Use the DC/DC during active mode, 1 = Do not use…
//#define SET_CCFG_MODE_CONF_DCDC_ACTIVE 0x0
#define SET_CCFG_MODE_CONF_DCDC_ACTIVE 0x1
3.2 射频设计部分
下图是CC2520和CC2590连接原理图，CC2650的射频放大接法和下图是一样的，因为CC2650射频输出阻抗匹配时50欧，在CC2590中有这样的阻抗匹配回路，因此和阻抗匹配有关的就是中间的引线和起滤波作用的电容了，因为射频输出是高频信号了，因此这个电容不会起到隔离的作用，只能起到滤波的作用和阻抗匹配的作用。然后的天线是需要按照CC2590的推荐回路配置的。但是对于2.4GHz的射频天线部分，其规格和形式都是通用的，不同的只是前段的射频阻抗匹配部分。所以这也是能在这一个芯片上同时具有蓝牙和Zigbee协议栈运行的基础条件。
下图是不采用CC2590射频放大器的接法，分单端和双端差动接法，CC2590其实采用的是双端差动的接法。
3.3 调试接口设计
参照下图连接，注意，其中只有2、4、10为信号控制线，1、3、5、9为电源接地线，如果用外置电源都可以不接，6、7、8干脆不用。其中的TPD1E是TI推荐的电磁保护元件，应该就是一个具有非线性电阻特性的器件，额定电压为高阻特性，在超过电压保护范围后显示低阻特性旁路电压冲击，在这里考虑不采用，到底用开发板或XDS输出的电压具有电压冲击的可能性是小的。
3.4 传感器接口设计
具体的不同传感器特性在元件介绍中都有图了，按推荐的接法接就好了。
3.5 扩展板接口预留
这个扩展部分是给蓝牙音频的DAC解码器预留的，按照下图，预留8个可定义的CC2650 GPIO引脚做信号线就够了。电源管理和主板统一考虑。
CC2650开发板DIY之一——设计前需要考虑的一件事“如何调试”