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如何為物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建遠程、低功耗無線網(wǎng)絡(luò)

2074808 2022-11-28 | pdf | 312.79KB | 次下載 | 免費

資料介紹

在不受管制的 sub-GHz 頻段中創(chuàng)建鏈接對工業(yè)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 系統(tǒng)開發(fā)人員的吸引力越來越大。32 位或 8 位低成本微控制器與高性能 sub-GHz RF 收發(fā)器的組合為設(shè)計有效的遠程節(jié)點開辟了機會。這通過減少所需網(wǎng)關(guān)設(shè)備的數(shù)量并允許更輕松地擴展 IoT 部署來降低成本。在不受管制的 sub-GHz 頻段中創(chuàng)建鏈接對工業(yè)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 系統(tǒng)開發(fā)人員的吸引力越來越大。32 位或 8 位低成本微控制器與高性能 sub-GHz RF 收發(fā)器的組合為設(shè)計有效的遠程節(jié)點開辟了機會。這通過減少所需網(wǎng)關(guān)設(shè)備的數(shù)量并允許更輕松地擴展 IoT 部署來降低成本。設(shè)計人員還可以降低范圍或數(shù)據(jù)速率，以提供更長的電池壽命，在某些情況下可達 20 年。這可以顯著降低在可能具有數(shù)萬個節(jié)點的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中更換電池的運營成本。在不顯著增加運營成本的情況下添加更多節(jié)點的能力是此類 sub-GHz 設(shè)計的一個令人信服的理由。設(shè)計人員還可以降低范圍或數(shù)據(jù)速率，以提供更長的電池壽命，在某些情況下可達 20 年。這可以顯著降低在可能具有數(shù)萬個節(jié)點的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中更換電池的運營成本。在不顯著增加運營成本的情況下添加更多節(jié)點的能力是此類 sub-GHz 設(shè)計的一個令人信服的理由。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)師之前一直青睞 2.4 GHz 頻段，因為該頻段具有 Wi-Fi、藍牙、6LoPAN 和 ZigBee 等標準化協(xié)議，并提供軟件和應(yīng)用程序支持。然而，具有高性能 32 位 ARM 微處理器內(nèi)核的 sub-GHz 設(shè)備日益復(fù)雜，這使得芯片制造商能夠為設(shè)備提供更多支持，甚至包括實時操作系統(tǒng)。同時，獨立收發(fā)器包含其自身的 sub-GHz 協(xié)議控制器內(nèi)核，可與低成本外部控制器一起使用，為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點提供經(jīng)濟高效的無線鏈路。這為節(jié)點設(shè)計人員在架構(gòu)和實施方面提供了巨大的靈活性，以實現(xiàn)范圍、功耗和數(shù)據(jù)速率的最佳平衡。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)師之前一直青睞 2.4 GHz 頻段，因為該頻段具有 Wi-Fi、藍牙、6LoPAN 和 ZigBee 等標準化協(xié)議，并提供軟件和應(yīng)用程序支持。然而，具有高性能 32 位 ARM 微處理器內(nèi)核的 sub-GHz 設(shè)備日益復(fù)雜，這使得芯片制造商能夠為設(shè)備提供更多支持，甚至包括實時操作系統(tǒng)。同時，獨立收發(fā)器包含其自身的 sub-GHz 協(xié)議控制器內(nèi)核，可與低成本外部控制器一起使用，為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點提供經(jīng)濟高效的無線鏈路。這為節(jié)點設(shè)計人員在架構(gòu)和實施方面提供了巨大的靈活性，以實現(xiàn)范圍、功耗和數(shù)據(jù)速率的最佳平衡。例如，On Semiconductor的例如，On Semiconductor的AX5243AX5243是一款單芯片、超低功耗、窄帶收發(fā)器，適用于 27 至 1050 MHz 的頻段。片上收發(fā)器集成了帶調(diào)制器和解調(diào)器的 RF 前端，以及嵌入式通信控制器中的基帶處理，可通過 SPI 接口實現(xiàn)用戶友好的通信。它采用適用于低功耗設(shè)計的 1.8 V 至 3.6 V 電源供電，工作溫度范圍為 -40°C 至 85°C。是一款單芯片、超低功耗、窄帶收發(fā)器，適用于 27 至 1050 MHz 的頻段。片上收發(fā)器集成了帶調(diào)制器和解調(diào)器的 RF 前端，以及嵌入式通信控制器中的基帶處理，可通過 SPI 接口實現(xiàn)用戶友好的通信。它采用適用于低功耗設(shè)計的 1.8 V 至 3.6 V 電源供電，工作溫度范圍為 -40°C 至 85°C。圖 1：ON Semiconductor 的 AX5243 通過其集成控制器支持多種調(diào)制方案。圖 1：ON Semiconductor 的 AX5243 通過其集成控制器支持多種調(diào)制方案。與 2.4 GHz 頻段不同，頻段、調(diào)制方案和最終數(shù)據(jù)速率的選擇都會對設(shè)計中的功耗產(chǎn)生重大影響。收發(fā)器使用 7 至 48 mA 的電流以 868 MHz 載波頻率傳輸，或使用 4 至 51 mA 的電流以 169 MHz 傳輸，具體取決于輸出功率。在接收操作中；它在 868 MHz 載波頻率時使用 9 - 11 mA，在 169 MHz 時使用 6.5 - 8.5 mA。與 2.4 GHz 頻段不同，頻段、調(diào)制方案和最終數(shù)據(jù)速率的選擇都會對設(shè)計中的功耗產(chǎn)生重大影響。收發(fā)器使用 7 至 48 mA 的電流以 868 MHz 載波頻率傳輸，或使用 4 至 51 mA 的電流以 169 MHz 傳輸，具體取決于輸出功率。