close
当前位置: 北京赛车软件平刷王 > 物联网设计开发 > 技术文章 >

工作在Sub-GHz频段的无线??槲衅魍缣峁┝艘惶醺蛹虻サ耐揪?/h1>

为了提高我们生活的方式的效率,工业化世界变得更加自动化。除了财务影响之外,提高效率可以对环境产生积极影响,因为我们使用的自然资源更少,污染物也更少。
自动化以需要以数据形式输入的闭环控制系统为基础。这些数据是通过监测使用大量传感器所涉及的过程而产生的。在北京赛车软件平刷王时代,一切都是潜在的数据来源。将数据输入控制回路就是连通性的来源。连通的世界提供了大量有价值的信息。
可以说,最通用的连接介质是无线的,因为除了彼此范围内的一对收发器之外,它可能只需要很少或不需要基础设施。国际上同意的许可限制为解决方案创造了一个市场,专注于免许可带宽。运行在2.4 GHz频段的Wi-Fi蓝牙也许是最受欢迎的。
但是,对于传感器网络长距离运行等应用,亚GHz技术难以打败。它们比基于2.4 GHz的技术提供更大的范围,虽然这可能以数据速率为代价,但这通常不是传感器网络的问题。图1显示了sub-GHz技术如何适合频谱。
无线技术应用于物联网的图像
图1:在物联网中应用无线技术的比较。

预先认证的解决方案

对于许多工程师来说,RF仍然是一个具有挑战性的设计领域,需要多年的经验才能掌握。高度集成的无线解决方案在这方面的推动力正在增强,特别是在诸如Wi-Fi,蓝牙,ZigBee等ISM(工业,科学和医疗)免许可频段的技术方面。一般来说,任何无线产品,即使是那些在ISM频段工作的无线产品,都需要符合其所在地区的相关监管要求。这通常涉及通过由认可和授权的测试实验室进行的资格认证测试。提供用于无线应用的集成电路的大多数半导体制造商可以在这方面提供帮助,但对于OEM来说,它仍然是一个必要且成本高昂的过程。
在芯片级开发的一种流行替代方法是使用预先认证的???。在这种情况下,绝大多数设计工作已经由制造商完成,包括监管和认证流程。然而,重要的是要注意,认证仅适用于在认证过程中使用的相同工作条件(天线选择,调制方案)下使用的???。最终产品的进一步测试可能是必要的,但由于该??橐丫は热现?,所以成本,时间和精力显着降低。
使用预先认证的??榭梢允蛊渚】赡芗虻サ卦诎ㄔ冻檀衅魍缭谀诘母髦钟τ弥刑砑游尴吡?。为了支持这个特定的应用领域,近年来出现了许多无线技术,包括LoRaWAN等行业标准,以及Sigfox,Tinymesh和Whisker.io等专有技术。
的LORA??榈睦影≧N2483从Microchip的和CMWX1ZZABZ-078从村田电子北美。所述RC1692HP-SIG是由Sigfox??镽adiocrafts AS,这也供给RC1191HP-TM???,其使用该公司的专有协议,Tinymesh。专有解决方案的另一个例子是Whisker.IO引擎从数字六实验室。本文的其余部分将更详细地介绍这些??榧捌湫?,并探讨它们如何用于远程无线传感器网络。

功率低,面积广

各种低功耗无线技术的出现旨在长距离(数公里)运行,为行业创建LoRa联盟和LoRaWAN协议提供了激励。它采用星型网络拓扑结构,旨在使制造商能够更轻松地使用互操作解决方案创建自己的网络,同时不需要依赖网络提供商。私有网络也是可用的,其中网关通??梢杂敕湮鸦竟泊?,并利用备用容量来进行回程。
Microchip提供的RN2483??槭视糜谕缰械闹斩松璞?,如传感器节点或执行器。该??榫哂谐?5公里和10年以上的电池寿命,该??榫齊&TTE认证,可在欧洲使用。通过使用14个通用I / O,该??榭梢杂胄矶啻衅骱椭葱衅髁?,而集成的UART端口则为主微控制器提供接口。该??榭梢怨ぷ髟?33 MHz或868 MHz,并且由主机MCU使用通过UART接口发送的ASCII命令进行配置(图2显示了该??榈目蛲迹?。
Microchip的RN2483 LoRa??橥? height=
图2:Microchip的RN2483 LoRa???。
所述CMWX1ZZABZ LORA??榧闪薙X1276收发器从升特与STM32L0系列MCU从意法半导体(ST)运行LORA协议。预先认证的??榉?68 MHz和915 MHz传输。应用代码可以使用ST的LoRaWAN SDK添加到MCU中。它也支持STM32L0的Keil MDK。
与LoRaWAN不同,Sigfox是一个专有协议,运行在私有网络上,由Sigfox合作伙伴在本地运行。该协议的一个独特之处在于,协商连接的需求已被删除。节点只需传输其有效负载,并通过云连接将数据提供给订户。在这方面,它提供了将传感器连接到互联网的最简单方法。RC1692HP-SIG是Radiocrafts在902 - 928 MHz频段工作的预认证Sigfox???,支持两种网络模式:仅上行链路和上行链路/下行链路。前者可能被用在传感器节点中,而传感器节点只是提供数据,而后者可能被用来在节点中包含某种形式的驱动。
专有协议的潜力在频谱的次GHz部分仍然很高,甚至在物联网之前,它们传统上都非常强大。RC1191HP-TM也来自Radiocrafts,实施其自己的专有协议Tinymesh。与LoRa和Sigfox不同,此协议基于网状网络,因此,当许多??椴渴鹪谝桓銮虿⒁?ldquo;网状”形式互连时,效果最佳。这有助于确保网络的健壮性,因为有效载荷具有多个回到网关的潜在路径。Tinymesh协议栈包含一组多跳协议,使设备能够与嵌入式应用层交换数据,在许多情况下可以消除对主机MCU的需求。网络包含端点,网关和路由器。任何启用了Tinymesh的设备都可以配置为执行这些功能之一。Tinymesh命题由Tiny Mesh AS提供的基于云的服务进行补充。
通过将LoRa调制与专有协议相结合,Digital Six Labs开发了一些产品来创建包括网关和终端在内的整个物联网网络基础设施。其解决方案的核心是Whisker.IO发动机,该发动机可连接到传感器和执行器,并实现高达40英里的传输距离。

协议

针对特定应用的正确的sub-GHz技术将取决于很多事情,例如网络的物理尺寸(或节点之间的距离)以及要发送/接收的数据量。
例如,旨在监测农业环境条件的无线传感器网络可能需要每天发送几次相对较小的有效载荷。食品生产工厂可能需要更多的信息在更短的距离内更频繁地发送。
LoRaWAN协议支持基于数据速率的可变有效负载,其范围可以从最低速率的51个字节到最高的222个字节(这也受到区域规范/限制的限制)?;贚oRa的Digital Six Labs技术能够发送每条消息最多32字节,而基于Sigfox协议的网络可以支持以100比特/秒发送的12字节消息。

建立连接

无线???/u>主要是“即插即用”的,尽管有些??橹С衷谀?樯显诵械挠τ贸绦虼?,但它们总是与通过串行接口连接的主机MCU一起使用。其原因部分是为了?;つ?榈脑と现?,因为??榈娜魏胃亩伎赡芤馕蹲旁俅瓮ü现す?。
这里涵盖的所有??槎伎梢杂芍鱉CU控制。例如,Microchip的RN2483 LoRa??榉??LoRaWAN Class A协议,这是所有三种LoRaWAN协议的最低功耗。这意味着端点启动有效载荷的上行链路并设置接收有效载荷的时间。??榈乃信渲蒙柚枚加扇掷嘈偷拿羁刂?,如图3所示。
Microchip的RN2483 LoRa??槊罱涌诘耐枷? height=
图3:Microchip的RN2483 LoRa??榈拿罱涌?。
mac命令用于A类配置和控制命令。主机MCU使用ASCII通过UART接口与??橥ㄐ?。一个例子包括:
mac tx <type> <portno> <data>
tx命令启动数据传输,<type>变量指定有效载荷是确认(cnf)还是未确认(uncnf),<portno>代表端口(1到223),<data>是有效载荷以十六进制表示。传输后可能会收到许多响应,如果传输不成功或者任何参数不正确,则包括错误消息。
RC1692HP-SIG Sigfox??橐彩视糜谂浔窾ART接口的主机MCU,如图4a所示。所有数据和配置通过UART接口发送到??椴⒋幽?榻邮?。如图4b所示,??榈呐渲糜芍鱉CU启动和完成。
Radiocrafts的RC1692HP-SIG Sigfox??榈腢ART接口示意图
图4a:来自Radiocrafts的RC1692HP-SIG Sigfox??榈腢ART接口。
Radiocrafts的RC1692HP-SIG??榈呐渲媚J搅鞒掏? height=
图4b:该流程图描述了Radiocrafts的RC1692HP-SIG??榈呐渲媚J?。
该??榭梢允褂肬ART接口进入睡眠模式并自动进入睡眠模式; 但是,它也必须通过主机MCU通过相同的接口唤醒,并且在睡眠模式下不会收到任何消息。
该??榘桓?a href='http://www.64tda.net/tags/温度传感器.html' target='_blank'>温度传感器,该温度传感器可以使用专用命令进行读取,返回单个字节,以摄氏度表示温度,精确度为±2°C。
Whisker.IO引擎??樯杓剖笨悸橇舜衅?,集成了两个10位输入,以及两个数字输入和一个数字输出。UART接口和I 2 C端口可用于通过添加ADC,DAC和其他配有串行接口的传感器(如MEMS传感器)来扩展功能。
Digital Six Labs声称使用Whisker.IO引擎可以非常容易地使用Whisker.IO引擎来建立无线传感器网络,但是,也可以使用AT命令在较低级别上管理???。
使用Digital Six Labs的Whisker.IO引擎的示例应用程序
图5:使用Digital Six Labs的Whisker.IO引擎的示例应用程序。
图5显示了一个简单应用程序的例子,用于配置应用程序的AT命令是:
ATTM01EE32092C
ATMA
ATTM12E5AA33
ATMA
ATTM73233CBA1
ATMA
配置完成后,读取??镋E32092C的输入将需要以下命令:
ATTM01EE32092C
            回应:好的
ATRA03
            回应:好的
            回应:RMRA03014ac0
第一个命令启动主站和??镋E32092C之间的通信,然后发出命令请求从模拟通道3读取数据。第二个响应包含数据值0x014a或小数点330,表示电池电量为3.3 V.

结论

使用预先认证的??榇唇üぷ髟谘荊Hz频段的无线传感器网络可带来诸多好处。它消除了在RF领域发展的设计挑战,并且提供了一条更加快速且经济高效的市场路线。
随着制造商看到收集有关其产品和环境的数据的好处,对无线传感器网络的需求正在增长。由于预认证无线??榈墓惴浩占?,无线传感器网络的设计,实施和管理变得如此简单。
(责任编辑:ioter)

用户喜欢...

运行在低于??GHz频段的无线??槲衅魍缣峁┝艘桓龈虻サ耐揪?/span>

北京赛车软件平刷王 www.64tda.net 为了提高我们的生活方式,工业化世界变得更加自动化。除了具有财务影响之外,提高效率还可以对环境产生积极的影响,因为我们使用的自然资源更少,污染物也更少。 自动化以需要以数据...


无线传感器网络使半导体晶圆制造厂保持高效率运行

对半导体晶圆制造至关重要的是细致、准确地沉积多层化学材料,以形成数千、数百万甚至在有些情况下是数 10 亿个...


ADI无线传感器网络解决方案

无线传感器网络(WSN)由空间分布式自动传感器构成,用于监控物理或环境条件,如温度、声音、振动、压力、湿度、运动或污染物。以合作方式通过网络将其数据传输到主要地点(基站)。...


LoRa技术的LPWAN网络用于物联网无线传感器网络

低功耗广域网 (LPWAN) 已出现很长时间,但对物联网 (IoT) 低成本连接及功耗和成本改进的需求正引发对 LPWAN 越来越多的关注。 硅技术的改进已极大降低了功耗,可用于电池供电型无线传感器节...


可穿戴医疗设备的安全性研究以及策略分析

随着全球人口老龄化加剧,空巢话趋势明显,慢病管理带来的巨大挑战,大众对自我运动量化的需求,以及近年来网...


基于PIC32上实现TCP/IP网络协议和zigbee无线传感器网络的智能家居系统

项目背景 随着物联网的热潮的到来,2010年国内许多省市纷纷发布的《物联网发展规划》,物联网附属领域智能家居的发展也得到了非常大程度的推进。由于物联网的核心和基础仍然是互联网...


用于物联网无线传感器网络的低功耗长距离无线技术

低功耗广域网 (LPWAN) 已出现很长时间,但对物联网 (IoT) 低成本连接及功耗和成本改进的需求正引发对 LPWAN 越来越多的关注。 硅技术的改进已极大降低了功耗,可用于电池供电型无线传感器节...


Freescale Kinetis KW0x无线MCU开发方案

Freescale公司的Kinetis KW0x系列产品是低于1GHz的无线MCU,集成了支持FSK, GFSK, MSK或OOK调制的收发器和低功耗ARM Cortex M0+ CPU...


TI RF430F5978低功耗RF MCU开发方案

TI公司的RF430F5978是基于CC430产品系列的低功耗RF MCU,是一种高度集成的RF解决方案.它提升了读取区和电池的性能,适合...


[原创] Linear LTC 5800-WHM SmartMesh无线传感器网络开发方案

Linear公司的LTC 5800-WHM系统级芯片(SoC)是IEEE 802.15.4 SoC解决方案的Eterna系列产品,片上集成了功率放大器(PA)和收发器和运...