基于多模无线电设备的物联网应用解决方案.doc
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1、基于多模无线电设备的物联网应用解决方案过去,寻求针对消费者和商业物联网(IoT)应用程序的公司通常需要分别为每个应用程序支持基于蓝牙和基于802.15.4的单独设计。但是,使用新的设备类,开发人员可以轻松配置单一设计以支持任一模式 - 甚至可以同时操作两种模式。此外,这些器件中的低功耗模式使工程师能够在非常严格的功耗预算内实现高效的无线连接,从而可在电池或环境供电的能量采集设计中实现扩展操作。支持特定的无线连接选项已成为面向消费者和商业市场的物联网设计的主要差异化因素。对于消费者物联网设计,蓝牙低功耗(BLE) - 也称为蓝牙智能 - 仍然是事实上的标准,不仅因为它的低功耗特性,而且还得益于其
2、在庞大的移动BLE主机安装基础上的无处不在的支持包括智能手机和平板电脑。BLE专为解决健身设备,信标和家庭娱乐等无线个人区域网络应用而设计,可为短距离连接选项提供卓越的能源效率(图1)。凭借其广泛的市场吸引力,半导体制造商继续提供具有极低功耗的更先进的BLE片上系统(SoC)器件。例如,Dialog Semiconductor DA14580在传输过程中仅需3.4 mA,在接收期间仅需3.7 mA - 在睡眠模式下仅需600 nA。图1:在一项关于BLE与802.15.4功耗的研究中,研究人员发现BLE(左)提供了更高的能量效用(字节)每消耗能量的焦耳比802.15.4(右)发送,与单个连接事
3、件(CE)中帧数的增加有显着差异。然而,现成的BLE收发器支持蓝牙V4 .1,擅长将基于BLE的设备连接到单个主机,但缺乏提供大多数商业物联网应用所需的网络连接的能力。蓝牙V4.2提供互联网协议支持配置文件,用于通过BLE传输层进行IPv6数据包交换,但用于这些设备的BLE V4.2 IC和相关软件仍处于早期开发阶段,不太可能为更成熟的设备提供现成的替代方案低功耗网络协议已有一段时间了。因此,针对工业或商业物联网应用的设计人员利用基于IEEE 802.15.4的连接选项。该标准是ZigBee和Thread等无线网络协议的基础,可与6LoWPAN和标准Internet协议一起使用,构建无线嵌入式
4、Internet。设计人员可以很容易地找到这些协议的软件堆栈以及来自802.15.4芯片制造商和第三方的其他协议。直到最近,设计人员希望构建一个简单的温度感应物联网应用程序,例如,很快就会遇到不同市场之间的连通性二分法。为了满足消费者和工业市场的应用需求,设计人员需要构建两个版本的物联网设备 - 基于BLE的版本能够与消费者智能手机连接,基于802.15.4的版本能够与工业网络连接。多模无线电的出现为解决各种物联网应用市场提供了更灵活的解决方案。统一设计使用德州仪器CC2650无线MCU,开发人员可以创建单一的物联网设备设计,能够满足各种物联网连接要求。作为TI SimpleLink系列的成员
5、,CC2650具有低功耗2.4 GHz收发器,能够支持多种连接标准,包括Bluetooth Smart,ZigBee,6LoWPAN和带TI提供的软件堆栈的ZigBee RF4CE远程控制应用。同时,该器件还提供物联网应用所需的低功耗操作。 MCU本身仅消耗61A/MHz,并且该设备在无线电操作期间具有非常低的功耗。 CC2650在有源接收模式下的功耗通常约为6 mA,在有源传输模式下(0 dBm)大致相同,同时在宽温度和电压范围内提供均匀的Tx输出功率(图2)。CC2650专为无线传感器应用而设计,集成了32位ARM Cortex-M3,128 KB闪存,SRAM和多种外设,包括低功耗传感器
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