在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）深度滲透千行百業(yè)的當(dāng)下，Sub-GHz射頻芯片作為低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）的核心通信單元，正面臨著“傳輸性能與能效平衡”的關(guān)鍵挑戰(zhàn)——傳輸距離、數(shù)據(jù)速率與運(yùn)行功耗往往存在著“制約關(guān)系”，提升傳輸距離與數(shù)據(jù)速率均會(huì)推高芯片功耗，進(jìn)而縮短終端續(xù)航、限制部署場(chǎng)景。

然而，隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、家居安防、樓宇自動(dòng)化與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域?qū)Α俺L續(xù)航、可靠傳輸與多協(xié)議信號(hào)兼容”的需求爆發(fā)，突破這一傳統(tǒng)“制約關(guān)系”，實(shí)現(xiàn)高性能與低功耗的協(xié)同優(yōu)化已成為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)技術(shù)演進(jìn)的核心命題之一。

近期，為進(jìn)一步滿足IoT終端對(duì)于高傳輸性能與低運(yùn)行功耗的通信需求，突破Sub-GHz射頻芯片的性能瓶頸，華普微為Sub-GHz射頻收發(fā)芯片CMT2312A專門設(shè)計(jì)了一個(gè)特色功能——快速切換預(yù)存配置。

如何應(yīng)用快速切換預(yù)存配置，提升CMT2312A的通信性能？

如下圖所示，快速切換預(yù)存配置功能是指通過CMT2312A內(nèi)部RF控制器將預(yù)存在芯片內(nèi)部OTP ROM中的配置以DMA（Direct Memory Access）的方式快速搬運(yùn)到芯片寄存器中，可繞開通過外部MCU的SPI進(jìn)行逐一寄存器地址配置的繁瑣過程，加快芯片配置的速度，使其更快進(jìn)入/切換工作狀態(tài)，并有效節(jié)省了時(shí)間和資源，尤其適合用于需要頻繁切換不同配置，且對(duì)切換耗時(shí)有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場(chǎng)合。

CMT2312A-快速切換預(yù)存配置框圖

注：OTP ROM（一次性可編程只讀存儲(chǔ)器）是一種用于存儲(chǔ)芯片運(yùn)行所需的永久性配置數(shù)據(jù)（如射頻參數(shù)、校準(zhǔn)信息或加密密鑰等）。它的核心特點(diǎn)是只能寫入一次，數(shù)據(jù)一旦固化便無法修改，適合需要高可靠性和安全性的場(chǎng)景。CMT2312A共支持預(yù)存多達(dá)7組配置，并可通過操作API_CMD指令方式，實(shí)現(xiàn)切換7組配置中任意指定的一組。

例如，當(dāng)用戶接收端需自適應(yīng)接收來自發(fā)射端3套不同設(shè)置的協(xié)議信號(hào)時(shí)（如協(xié)議A、協(xié)議B和協(xié)議C，且它們?cè)诎l(fā)送信號(hào)時(shí)都含有足夠長度的導(dǎo)頻信號(hào)），具備快速切換預(yù)存配置功能的CMT2312A便可充當(dāng)此通信場(chǎng)景下的接收機(jī)，并通過軟件燒錄好與之對(duì)應(yīng)的預(yù)存配置，以便快速在不同的預(yù)存配置中來回切換監(jiān)聽。

來自發(fā)射端3套不同設(shè)置的協(xié)議信號(hào)

由于導(dǎo)頻信號(hào)足夠長，充當(dāng)接收機(jī)的CMT2312A便可在監(jiān)聽過程中以檢測(cè)到符合上述3套協(xié)議的導(dǎo)頻信號(hào)作為鎖定條件來鎖定對(duì)應(yīng)的預(yù)存設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同協(xié)議信號(hào)的自適應(yīng)接收。

此外，在不同預(yù)存配置中來回切換監(jiān)聽的機(jī)制基礎(chǔ)上，充當(dāng)接收機(jī)的CMT2312A還支持“DutyCycle+SLP”的超低功耗組合工作方式——即通過引入休眠時(shí)間，以占空比形式實(shí)現(xiàn)低功耗監(jiān)聽。

基于上述條件下的CMT2312A工作時(shí)序示意圖

值得一提的是，經(jīng)華普微實(shí)驗(yàn)室對(duì)上述方案進(jìn)行實(shí)測(cè)后得出結(jié)論，使用快速切換預(yù)存配置與通過外部MCU切換配置對(duì)比，不僅能降低芯片功耗，還可節(jié)省掉軟件配置參數(shù)的時(shí)長，且得益于CMT2312A 內(nèi)部DMA級(jí)別切換預(yù)存配置，切換內(nèi)部配置時(shí)間僅需150us左右。

CMT2312A，超高性能的Sub-GHz射頻芯片

CMT2312A是一款超低功耗、高性能、高集成度的，適用于各種113至960MHz無線應(yīng)用的OOK、2(G)FSK、4(G)FSK和(G)MSK射頻收發(fā)器；它支持多種數(shù)據(jù)包格式及編解碼方式，可靈活滿足各種應(yīng)用需求，且其高達(dá)+20dB的發(fā)射功率和-122dBm的靈敏度還極大地優(yōu)化了應(yīng)用的鏈路性能。

在功能方面，CMT2312A還支持128-byte Tx/Rx FIFO、豐富的GPIO及中斷配置、Duty-Cycle運(yùn)行模式、信道偵聽、高精度RSSI、低電壓檢測(cè)、上電復(fù)位、低頻時(shí)鐘輸出、快速跳頻、靜噪輸出等能力，可極大地拓寬產(chǎn)品的應(yīng)用適配性。

CMT2312A系統(tǒng)功能框圖

如上述功能框圖所示，CMT2312A采用了LNA+MXR+PGA+ADC+PLL的低中頻結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)1GHz以下頻率的無線接收功能；采用PLL+PA結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)1GHz以下頻率的無線發(fā)射功能；CMT2312A不需要額外增加射頻開關(guān)器件，就能達(dá)到很好的發(fā)射與接收射頻性能。

CMT2312A典型參數(shù)圖表

值得一提的是，CMT2312A還支持快速切換預(yù)存配置、快速穩(wěn)定的自動(dòng)頻率校正（AFC）、三種不同特性的時(shí)鐘恢復(fù)系統(tǒng)（CDR）、快速精準(zhǔn)的有效信號(hào)監(jiān)測(cè)（PJD，RSSI）、超低功耗（SLP）和Duty Cycle接收、快速發(fā)射或接收跳頻、載波偵聽多路訪問（CSMA）、自動(dòng)ACK和重發(fā)、天線分集等多種特色功能。

在自動(dòng)頻率控制（AFC）方面，CMT2312A具有業(yè)界頂尖的性能，相比起其它同類型產(chǎn)品，它能用更短的時(shí)間（8-10個(gè)symbol）去除TX和RX之間的頻率差異，以達(dá)到更高的靈敏度，且在相同的帶寬下，CMT2312A還可以識(shí)別出更大的頻率差別。

在數(shù)據(jù)率時(shí)鐘恢復(fù)（CDR）方面，CMT2312A支持COUNTING、TRACING、MANCHESTER三種時(shí)鐘恢復(fù)系統(tǒng)，可在接收數(shù)據(jù)的同時(shí)恢復(fù)出與數(shù)據(jù)率同步的時(shí)鐘信號(hào)；其中，TRACING系統(tǒng)可以承受高達(dá)15.6%的數(shù)據(jù)率偏差，這是業(yè)界其它同類產(chǎn)品無法做到的。

注：快速切換預(yù)存配置功能及其更多細(xì)節(jié)請(qǐng)前往華普微官網(wǎng)參閱AN244文檔及其相關(guān)產(chǎn)品規(guī)格書。

sf