短距離無線技術的雙向無線遠程控制方案

本文介紹了短距離無線技術的更新。它討論了WirelessHART，軟件改進，802.15.4硬件以及該技術的未來。

IEEE 802.15.4標準起源于對魯棒，低成本，低功耗無線控制網(wǎng)絡的需求。802.15.4在868 MHz，902 – 928 MHz和2.4 GHz ISM無線電頻段上運行，定義了這些網(wǎng)絡的基本較低層：物理層（PHY）和媒體訪問控制（MAC）。在這些層管理RF和數(shù)據(jù)傳輸功能的同時，還必須定義較高的層（安全性，網(wǎng)絡和應用程序），以提供完整的網(wǎng)絡解決方案。越來越多的規(guī)范集已經(jīng)發(fā)展起來，每個規(guī)范集都滿足特定最終用戶群體的獨特需求。

RF4CE為家庭娛樂組件定義了一種新興的雙向無線遠程控制標準。在索尼，三星，松下和菲利普斯的支持下，以及最近在ZigBee聯(lián)盟的支持下，RF4CE都采用了穿墻式RF信號代替了視距紅外控制。它將使消費者可以在家中的任何地方控制HDTV，家庭影院和音頻組件，并且與新型節(jié)能LED背光技術一起使用時效果更好。RF4CE還為家庭娛樂組件和用戶遙控器之間的雙向通信打開了大門。RF4CE聯(lián)盟和ZigBee聯(lián)盟正在研究RF控制配置文件，該配置文件很快將提供給全球的消費電子制造商。

WirelessHART是HART標準的擴展，HART標準是工業(yè)處理中使用的硬線控制協(xié)議。WirelessHART的優(yōu)勢之一是向后兼容。使用簡單的適配器，可以將運行有線協(xié)議的計算機輕松連接到WirelessHART網(wǎng)絡。HART是具有廣泛安裝基礎的全球標準。對于其中許多用戶，WirelessHART將在更新為無線控制時提供最小的阻力。

802.15.4硬件

802.15.4得到了半導體制造商的廣泛支持，充分表明了其被接受為可行的標準。恩伯（Ember），飛思卡爾（Freescale），德州儀器（Texas Instruments），加利福尼亞東部實驗室（CEL）等提供了各種收發(fā)器和微處理器IC。諸如LNA，功率放大器和旨在提高收發(fā)器輸出的RFIC開關之類的范圍擴展組件，以及將這些組件封裝成完整的微型無線電的模塊，也已廣泛可用。

嵌入式無線電模塊（許多內(nèi)置天線）可以裝載預包裝的應用軟件，以快速測試和原型設計。獲得認證和資格后，它們是快速將產(chǎn)品推向市場并降低風險的絕佳手段。對于無線電設計不是核心能力的工程師（例如，HVAC，工業(yè)控制，醫(yī)療儀器等），模塊也是不錯的選擇。IC解決方案更常見于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品中，可以分攤開發(fā)成本。

提供各種ZigBee / 802.15.4收發(fā)器IC。

CEL在稱為Apex LT的微型無線電模塊中將EM260與100 mW功率放大器結合在一起。增加的放大有助于將模塊的輸出提升至+20 dBm，這對于在嘈雜環(huán)境中可靠，準確地傳輸至關重要。它還有助于延長距離，并克服諸如智能能源應用中的物理障礙，在這些應用中，室外電表必須通過外墻和內(nèi)墻進行通信才能到達智能恒溫器和其他能源管理設備。

一些解決方案將收發(fā)器IC與第二個互補微處理器設備配對，但是趨勢是將兩種功能組合在一塊硅上。802.15.4收發(fā)器平臺上可以立即使用8位和16位MCU處理，并且具有更多處理能力的設備開始出現(xiàn)。6月，飛思卡爾開始對其MC13224進行采樣，該MC13224是具有集成32位ARM7處理器的單芯片，封裝平臺（PiP）收發(fā)器（圖2）。這款32位MCU與大量片上存儲器相結合，有望幫助設計人員消除功能較弱的平臺運行復雜應用所需的外圍處理設備。對于尋求基于MC13224平臺的簡單嵌入式無線電的設計師，CEL提供其FreeStar PRO模塊。就像當今市場上的許多802.15.4無線電模塊一樣，

Freescale?的MC13224是集成32位ARM7處理器的單芯片平臺封裝（PiP）收發(fā)器。

未來

802.15.4和ZigBee標準已獲得廣泛認可。2008年，芯片組和模塊的整體銷售收入比上一年增長了近50％。一些行業(yè)分析師預測，2009年的銷售額將是2008年的近兩倍。即使在這些艱難的經(jīng)濟時期，802.15.4市場仍繼續(xù)表現(xiàn)出強勁的增長。

隨著802.15.4的廣泛采用，該技術有時會發(fā)現(xiàn)自己進入了未知領域（圖3）。新的獨特應用要求芯片組提供更高的處理能力，更多的輸出功率，更多的內(nèi)存，更快的數(shù)據(jù)速率以及獨特的功能，例如傳輸語音和視頻的能力（圖4）。同時，其他應用也開始要求精簡的，特制的超低功耗設備，這些設備旨在利用從環(huán)境光，振動和熱梯度等來源“收集”的能量來運行。

編輯：hfy