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          經(jīng)濟型低功率ZigBee無線解決方案

          作者: 時間:2017-06-13 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            無線技術(shù)和能為功率受制約的無線應(yīng)用提供所需的成本、性能和可靠性要求。由于的技術(shù)優(yōu)點和商業(yè)潛能,它已獲得廣泛的業(yè)內(nèi)支持。

          無線技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)

            ZigBee適合于大量的應(yīng)用,包括工業(yè)監(jiān)視和控制、家庭和建筑物自動化、傳感器網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)療和汽車方案。ZigBee無線技術(shù)構(gòu)建在IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)上(圖1),專門設(shè)計能提供經(jīng)濟、標(biāo)準(zhǔn)化和靈活無線網(wǎng)絡(luò),為低到中等數(shù)據(jù)率控制和監(jiān)視應(yīng)用提供低功耗、可靠性、彼此協(xié)作性和安全性支持。

            ZigBee無線技術(shù)于2004年12月批準(zhǔn),2005年6月公布有效。它規(guī)定IEEE 802.15.4 PHY和MAC層上的網(wǎng)絡(luò)、安全和應(yīng)用層。ZigBee Alliance 也提供互操作性和一致性測試規(guī)范。ZigBee網(wǎng)絡(luò)層擔(dān)負設(shè)備發(fā)現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)配置,并支持三種網(wǎng)絡(luò)拓撲(星,樹和網(wǎng)狀)。

            IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)于2003年5月批準(zhǔn),它規(guī)定在868MHz(歐洲)、915MHz(美國)和2.4GHz(世界范圍)ISM頻段的物理(PHY)和媒體訪問控制(MAC)層,使其能在區(qū)域或全球推廣應(yīng)用??罩薪涌谑遣捎肂PSK(868 /915 MHY PHY)和O-QPSK(2.4GHz PHY)的DSSS(直接序列散布頻譜)。868/915 MHz PHY和2.4GHz PHY 的數(shù)據(jù)率分別是20/40 kb/s和250kb/s

            IEEE 802.15.4 MAC子層用CSMA-CA方法控制到無線信道的訪問和處理網(wǎng)絡(luò)分離和MAC層安全(AES-128加密基)。它也擔(dān)負經(jīng)數(shù)據(jù)分組、幀確認和網(wǎng)絡(luò)同步確認和重新傳輸?shù)牧髁靠刂撇⒅С拄敯翩溌饭ぷ鞯纳蠈印?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/IEEE802.15.4">IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)采用64位IEEE和16位短地址,理論上支持超過每個網(wǎng)絡(luò)65000節(jié)點。

            靠有效規(guī)??梢詫崿F(xiàn)低成本ZigBee方案,這是因為IEEE802.15.4性能指標(biāo)已集中在高集成和低成本、低功率硅(CMOS)方案的開發(fā)上。

            ZigBee/IEEE 802.15.4 技術(shù)具有低功率工作特性。功率節(jié)省特性包括:

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201706/355124.htm
          • 非常低占空比工作;
          • 嚴(yán)格的電源管理;
          • 低的傳輸額外損耗;
          • 相當(dāng)?shù)偷膫鬏斴敵龉β剩?/li>
          • 高效率功率放大器設(shè)計的恒定包絡(luò)調(diào)制;
          • 具有低信噪要求的調(diào)制方法;
          • 相當(dāng)放寬的信道間距和屏蔽要求。


          硅集成方案

            系統(tǒng)設(shè)計幾個可選擇方案可針系統(tǒng)設(shè)計幾個可選擇方案可針對各種各樣的未端用戶應(yīng)用、元件愛好和已有的設(shè)計平臺。

            一種方案是依賴于集成無線收發(fā)器(提供PHY功能,某些情況下,選擇MAC的1小部分)和包含MAC、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用層的微控制器(MCU)的組合(見圖2)。在這種方法中可縮放和易于修改的ZigBee系統(tǒng)實現(xiàn)可以滿足寬范圍的應(yīng)用。在這樣分配下,可以選擇RF收發(fā)器和MCU完全地適合應(yīng)用要求和以前的設(shè)計經(jīng)驗或已有的硬件/軟件平臺。
            大量ZigBee基無線用戶應(yīng)用將采用最佳設(shè)計的IEEE802.15.4依從的SoC硅器件,這能夠降低應(yīng)用系統(tǒng)成本和設(shè)計復(fù)雜性,而不用兼顧IEEE802.15.4 /ZigBee技術(shù)的技術(shù)指標(biāo)。

            實現(xiàn)真正的SoC方案,即集成所有工作功能(如無線收發(fā)器,數(shù)據(jù)處理單元,存儲器和用戶應(yīng)用功能)在單片硅片上,具有功能、成本和上市快的顯著優(yōu)越性。實現(xiàn)較低功率下的高性能是由于專用片上功能的內(nèi)部配合的最小化開銷。最小的系統(tǒng)BOM、更小的占位空間和更少的元件、更簡單的組裝和測試以及容易和可靠的設(shè)計得到低制造成本和快上市的特點。

          結(jié)語

            基于低功率無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用除了巨大的商業(yè)潛能外,在私人和公用環(huán)境中具有增加安全和方便性的能力。ZigBee對經(jīng)濟的低功率無線方案具有技術(shù)性能和工業(yè)支持。ZigBee系統(tǒng)設(shè)計可依賴于IEEE 802.15.4 /ZigBee定制的無線收發(fā)器、微控制器和SoC器件。



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