Алтайский государственный университет
Опубликован: 05.06.2014 | Доступ: свободный | Студентов: 1607 / 774 | Длительность: 08:16:00
Лекция 5:

Беспроводные однокристальные микроконтроллеры

< Лекция 4 || Лекция 5: 1234567

Статистика беспроводных контроллеров для диапазона 2.4 ГГц

Сводные характеристики процессорных ядер систем-на-кристалле диапазона 2.4 ГГц представлены в Табл. 5.3, основные характеристики радиочастотного тракта и энергопотребления в Табл. 5.4.

Временная диаграмма выхода на рынок беспроводных систем-на-кристалле диапазона 2.4ГГц

увеличить изображение
Рис. 5.25. Временная диаграмма выхода на рынок беспроводных систем-на-кристалле диапазона 2.4ГГц

Аналогично Рис. 5.10, диаграмма на Рис. 5.25 дает приблизительную оценку доступности (возможности заказа) беспроводных контроллеров диапазона 2.4 ГГц в России (отображено количество фирм-поставщиков, предлагающих указанные контроллеры со склада или на заказ по данным сервиса efind.ru).

Оценка доступности (возможности заказа) беспроводных контроллеров диапазона 2.4 ГГц в России

увеличить изображение
Рис. 5.26. Оценка доступности (возможности заказа) беспроводных контроллеров диапазона 2.4 ГГц в России
Таблица 5.3. Основные характеристики микроконтроллеров беспроводных систем-на-кристалле диапазона 2.4 ГГц
Наименование Тип процессорного ядра Максимальные рабочие частоты контроллера, МГц Объем встроенной памяти, байт ОЗУ/флеш Напряжение питания, В/ток потребления ядра, мА Тип корпуса
ATmega128RFA1 AVR, 8 бит 16 16K/128K 1.8 - 3.6/4.1 QFN64
ATmegaRFR2 AVR, 8 бит 16 8K-32K/64K-256K 1.8 - 3.6/4.1 QFN64
MC1321x HCS08, 8 бит 8-40 1K-4K/16K-60K 2 - 3.4/6.5 LGA71
MC1322x ARM7, 32 бита 26 96К/128K+80K 2 - 3.6/3.3 LGA99
MKW2x ARM Cortex- M4, 32 бита 50 32K|64K / 256K|512K 1.8 - 3.6/17(TBD) LGA56
nRF51822 ARM Cortex- M0, 32 бита 16 16K/256K 1.8 - 3.6/ QFN48
nRF51422 ARM Cortex- M0, 32 бита 16 16K/256K 1.8 - 3.6/ QFN48
nRF24LU1+ 8051, 8 бит 16 2K/16K|32K 3.2|5/6.3 QFN32
JN516x RISC, 32 бита 32 8K-32K/64K-256K 2 - 3.6/15 SOT618-1, HVQFN40
EM35x ARM Cortex-M3, 32 бита 24 12K/128K|192K 2.1 - 3.6/6.5 QFN48
STM32W108 ARM Cortex-M3, 32 бита 24 8K-16K/128K-256K 2.1 - 3.6/6.5 VFQFPN48, UFQFPN48, VFQFPN40
CC2510/CC2511 8051, 8 бит 26 1K-4K/8K-16K 2 - 3.6/4.8 QFN36
CC2530/CC2531 8051, 8 бит 32 8K/32K-256K 2 - 3.6/6.5 QFN40
CC2533 8051, 8 бит 32 4K|6K/64K|96K 2 - 3.6/6.6 QFN40
СС2538 ARM Cortex-M3, 32 бита 32 32K/128K-512K 2 - 3.6/13 QFN56
CC2540 8051, 8 бит 32 8K/128K|256K 2 - 3.6/0.235 QFN40
CC2570/CC2571 2 - 3.6 QFN40
Таблица 5.4. Основные характеристики радиочастотного тракта беспроводных систем-на-кристалле диапазона 2.4 ГГц
Наименование Чувствительность приемника, дБм Выходная мощность передатчика, дБм Максимальные скорости передачи данных, Кбит/с Потребляемый ток в режиме передачи, мА Потребляемый ток в режиме приема, мА (в режиме пониженного потребления, мкА)
ATmega128RFA1 -100 -17…+3.5 250/500/1000/2000 14,5 12,5 (0.31 - 1.1)
ATmegaRFR2 -100 -17…+3.5 250/500/1000/2000 14,5 6 (0.31 - 1.1)
MC1321x -92 10 250 30 37 (0.2 - 500)
MC1322x -96 -30…+4 250 26 19
MKW2x -102 -30…+10 250 15 15(0.03 - 700)
nRF51822 -85..-96 -20…+4 250/1000/2000 8-16 9.5 - 13
nRF51422 -85..-96 -20…+4 250/1000/2000 8-16 9.5 - 13
nRF24LU1+ -82…-94 -20…+4 250/1000/2000 11,1 13-13,5
JN516x -95 -35…+2.5 250 15 17
EM35x -102 -32…+2 250 31 25
STM32W108 -99 -55…+8 250 26 22
CC2510/CC2511 -103 -30…+1 500 16 - 23 17,1
CC2530/ CC2531 -97 -27.5..+4.5 250 29 24
CC2533 -97 -23..+4.5 250 32,3 25,1
СС2538 -97 -24…+7 250 24 23
CC2540 -93 1000 27-31,6 19,6
CC2570/CC2571 -86 -21…+4 1000 34,3 23,7

Заключение

Сейчас производителями предлагаются не просто приемопередатчики, физически поддерживающие требуемые частотные диапазоны, форматы данных, скорости передачи, но и предоставляются готовые стеки протоколов, позволяющие организовывать сети различной топологии, осуществлять маршрутизацию, передачу данных и многое другое. Наличие готового стека протоколов позволяет сосредоточить внимание разработчика сети именно на прикладных сетевых приложениях - примерно так, как это происходит с web-сервисами, клиент-серверными приложениями для персональных компьютеров - основную работу делает стек сетевых протоколов. Но разработка сетевого приложения для ZigBee сетей имеет свои особенности - так же, как отличается программирование персонального компьютера и микроконтроллера, это касается и работы сетевых протоколов стандарта ZigBee, и ограниченности ресурсов узлов сети, и деталей реализации каждого конкретного фирменного ZigBee стека.

6LoWPAN решает несколько наболевших проблем, связанных с беспроводными сенсорными сетями - стандартизация работы сети и доступа к данным сети. В отличие от стандартов ZigBee, 6LoWPAN расширяет стандартизацию практически до уровня прикладных задач, параллельно решаю проблемы с интеграцией сети небольших беспроводных узлов в IP сети.

Технология Bluetooth Low Energy представляется весьма перспективной технологией для сенсорных приложений, особенно связанных с тесным взаимодействием с пользователем. BLE имеет большой потенциал для широкого распространения, связанный в том числе с успехом классического Bluetooth.

Однокристальные решения для диапазона <1ГГц, в среднем, обладают меньшим объемом памяти по сравнению с беспроводными микроконтроллерами для диапазона 2.4 ГГц. В последнее время предлагаются беспроводные микроконтроллеры с одинаковыми процессорными ядрами, но с трансиверами для различных диапазонов, что позволяет разработчикам легко мигрировать с одного частотного диапазона в другой (имеется ввиду переход от субгигагерцовых частот на диапазон 2.4 ГГц или обратно).

Рынок беспроводных систем-на-кристалле диапазона 2.4 ГГц является достаточно разнообразным и охватывает практически все возможные аспекты применения сетей устройств малой мощности. Условия сильной конкуренции заставляют разработчиков искать новые ниши применения беспроводных контроллеров, развивать наборы периферийных устройств, выпускать специализированные версии контроллеров, ориентированные на решения определенных классов задач.

< Лекция 4 || Лекция 5: 1234567