网状网络的智能家居无线设计解决方案凤凰平台ph158

  • 栏目:解决方案 时间:2020-06-06 12:37
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  网状搜集是家庭理念的安排处理计划,但正在安排和执行时必要酌量少少成分。创修网状搜集应允轻松增添新装备,由于新装备毗连到迩来的邻人而且可能轻松扩展搜集的举座笼盖畛域。然而,这必要更丰富的认证历程,该历程必需正在整体搜集而不是正在中心集线器中杀青。固然增添新装备可扩展畛域,但它也会淘汰每个节点可用的带宽。这是由于数据必需与来自相邻节点的数据一道从一个节点跳到下一个节点。假使很众节点同时处于勾当状况,则带宽能够会快速消浸。这对待高带宽操纵来说能够是一个题目,比如用于无线安闲的流式视频或监控智能家居中的摄像头,但对待无线传感器和推广器,它没有清楚的影响。

  IEEE802.15.4答应能够是家庭中网状搜集最成熟的绽放轨范,ZigBee杀青正在环球数百万个节点顶用于未经许可的2.4 GHz频段。利用最新版本,它仍然更新,包罗每个节点的IPv6寻址,并通过从处境中获取能量来助助超低功耗操作。

  ZigBee PRO搜集利用众种差异类型的装备构修。 ZigBee妥洽器负责网状搜集的变成和安闲性,而道由器扩展网状网的畛域并毗连到智能家庭中特定传感器或负责器的终端装备。这些性能可能很容易地组合正在一个装备中,比如负责灯具的装备,也可能将新闻道由到搜集的其余个人。不过,这也应允端节点尽能够粗略且本钱低。

  图1:智能家居中典范的ZigBee网状搜集包括很众可能集成到单个装备中的差异性能。

  图1所示的示例ZigBee拓扑包罗一个妥洽器,五个道由装备,两个创修负责搜集的终端装备和一个可选的组合妥洽器/gateway供应对Internet的访谒。比如,正在智能家居中,妥洽器可能是家庭影院负责体例,其具有效于衡宇四周的照明和安闲的附加智能助助。

  Atmel的ATmega2564RFR2是一款低功耗8位微负责器,联合高数据速度2.4 GHz收发器,可用于正在智能家居中构修经济高效的ZigBee端点。该负责器采用AVR Harvard架构,应允指令正在单个时钟周期内推广,并杀青亲热1 MIPS/MHz的模糊量。这使体例安排职员或许均衡功耗(比如基于电池的节点)与本能的对照。

  无线 Mbit/s的数据速度,通过帧处罚,可能正在网格中利用,以供应250 kbit/s的最小搜集数据速度。该收发器供应晶体安谧的小数N分频合成器,助助完备的直接序列扩频信号(DSSS)处罚,具有扩展息争扩,所有兼容IEEE802.15.4-2011/2006/2003答应和ZigBee轨范坐正在上面。 -100 dBm的接管器灵便度和-17 dBm至+3.5 dBm的可编程发射输出功率使安排职员可能正在整体智能家居中举办长达100米或更低功率操作的长隔断链道。

  图2:ATmega2564中的无线收发器直接毗连到AVR负责器内核,以简化节点安排。

  单芯片体例包罗简化节点安排的全部元件,从内部电压调治到电源执掌以及直接毗连到AVR内核。它有32个通用8位寄存器,它们直接毗连到算术逻辑单位(ALU)。这应允利用正在一个时钟周期内推广的单个指令来访谒两个独立的寄存器。这供应了特殊有用的代码来维持RAM内存低,同时如故杀青比守旧CISC微负责器速十倍的模糊量。

  ZigBee节点安排的一个要害因素是与外围装备(如传感器或负责器)的毗连。这是通过图3所示的双线串行接口(TWI)处罚的,它应允体例安排职员利用两条粗略的双向总线个差异的器件,一条用于时钟(SCL),另一条用于数据(SDA) )。杀青总线所需的独一外部硬件是每个TWI总线的单个上拉电阻。毗连到总线的全部装备都有孤独的所在,这简化了数据传输,任何总线争用的处理计划都直接正在TWI答应中处罚。

  TWI上的所在包长9位,有7个所在位,1个READ/WRITE负责位和1个应答位。假使READ/WRITE身分1,则推广读操作,不然应推广写操作,如许可避免任何总线争用。

  另一个要害成分是功耗。凤凰平台ph158这是通过一系列差异的电源执掌形式正在芯片中处理的。空闲形式会休歇CPU,同时应允SRAM,准时器/计数器,TWI端口和停滞子体例赓续任务,以便外部传感器如故可能向装备供应数据。掉电形式保管寄存器实质但冻结振荡器,禁用全部其他芯片性能,直到下一次停滞或硬件复位。正在待机形式下,RC振荡器正正在运转,而装备的其余个人处于息眠状况,如许可能杀青急迅启动。

  ZigBee搜集助助众达64,000个独立装备,对待智能家居而言过分分了。蓝牙现正在正正在磋议何如通过软件升级利用现有的蓝牙接管器来供应相仿于ZigBee的网状性能。这将应允通过毗连到一个装备的智内行机访谒家庭四周的蓝牙搜集,然后通过网格毗连到全部其他节点。

  德州仪器(TI)的CC2564独立蓝牙收发器针对守旧蓝牙链道和最新的蓝牙低功耗(BLE)4.1答应。为了简化节点安排,免版税的软件蓝牙客栈仍然与TI的MSP430,ARM Cortex-M3和Cortex-M4微负责器集成,后者毗连到收发器。这种架构应允第三方拓荒职员正在智能家居毗连的BLE客栈之上增添本人的网格性能。

  图4:来自德克萨斯州的CC2564仪器毗连到外部微负责器,可用于杀青网状搜集答应。

  为了进一步简化智能家居中蓝牙节点的安排,Silicon Labs的BGM111蓝牙智能模块将收发器和负责器聚积正在一个模块中,该模块还可能承载最终用户操纵次序。这意味着无需外部微负责器,从而使无线节点更小,更低廉。它还具有圆活的硬件接口,可轻松毗连到差异的外围装备或传感器。

  该模块可利用轨范的3 V纽扣电池供电,但也可供应高达+8 dBm的发射功率节点安排者必要衡量畛域和功耗。通俗,模块具有苛肃界说的I/O引脚组,这可能节制安排与外部传感器接口的选项。利用BGM111模块,可将25个引脚结构成每个最众16个引脚的端口,这些引脚可孤独设备为输出或输入引脚,也可用于漏极开道,开源或窒碍滤波设备。

  图5:BGM111模块中的外围反射体例是一个内部交叉开合,应允高度圆活的I/O机合。蓝牙搜集节点。

  这是一个内部信号交叉开合,称为外围反射体例,如图5所示。该交叉开合应允将百般外设性能自正在分拨给任何GPIO焊盘,简化了操纵板构造。这意味着统一模块可能轻松用于网状搜集中的百般节点,GPIO线道颠末从头设备,可助助差异操纵中差异的电道板构造。

  网状搜集行为一种以合理的本钱通过家庭供应智能搜集的方法正变得越来越通行。固然ZigBee装备不息立异并正在现有的搜集负责器和颠末优秀测试的网状软件根柢长进行构修,但蓝牙现正在也通过专用收发器和模块进入该范围。这为安排职员供应了更众机缘,可认为网状操纵篡改和优化蓝牙客栈,或者利用圆活的集成模块。全部这些都有助于为家庭带来更众智能无线性能。

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