Other Parts Discussed in Post: CC1310

这个博客系列的第1部分回顾了欧洲868MHz ISM波段内的wM-Bus协议标准,而第2部分查看了wM-Bus N模式和ETSI 1类规范接收器性能。现在,让我们来看一看实际使用环境中的wM-Bus子系统,嵌入式解决方案或独立RF模块,是如何设计的,下一代解决方案又是什么样子的。

在设计一个wM-Bus解决方案时,不论执行的是wM-Bus模块,还是嵌入式RF子系统,首先要决定wM-Bus堆栈的运行位置。这个器件可以是主度量微控制器 (MCU),也可以是一个单独的MCU,专门用于协议堆栈的运行。将RF协议堆栈与度量功能融合在同一MCU上所具有的优势包括:

  • 减少了PCB大小
  • 最大限度地利用了现有闪存、RAM和其它MCU资源
  • 相对于2个MCU的解决方案(1个用于度量,另一个用于堆栈),降低了成本(大多数情况如此)

不过,这个单MCU方法也有一些缺点:

  • 度量部件的认证,连同通信协议堆栈,有可能会在以后引起固件的变化(与RF或者与度量相关),这就要求整个系统的重新认证
  • 度量和RF通信都是对时间要求严格的任务,当使用的是MIPS有限的超低功耗MCU时,这会是一个现实问题(比如说,符合“其它”器件在T2模式中最大2-3ms的响应时间)
  • 对于MCU和RF器件的成本削减选项和/或更高性能升级选项也许十分有限,而通常情况下,具有独立的MCU和RF会提供高很多的灵活性,很容易从引脚兼容系列器件中为每个任务找到最优器件

不论使用的是1个或是2个MCU,wM-Bus子系统都将需要一个用于堆栈的MCU (并且有可能用于应用和/或度量代码),以及一个RF器件,分别与各自的wM-Bus模式兼容。TI正在提供很多种具有FRAM MCU的超低功耗MSP430™ MCU器件,在与高性能CC112x系列RF器件组合在一起使用时,可运行wM-Bus堆栈。另一方面,大量的器件组合(成百上千的MCU和6个RF器件)针对每一个选项做出了必要的堆栈调整。在每次设计一个全新解决方案时,必须考虑不同的SPI接口,不断变化的复位和中断线路,以及MCU和RF之间的GPIO连接,这极大地增加了设计工作量。

在wM-Bus模式下,引入的SimpleLink™ Sub-1 GHz CC1310无线MCU可在不进行任何硬件改动的情况下保证RF性能。3个不同的QFN封装 (4x4, 5x5 and 7x7 mm) 可根据用户应用所要求的GPIO的数量实现大量应用,比如热费分配表、水表和热量表,以及RF模块。对于一个wM-Bus RF子系统(兼具仪表和数据采集器功能),只需一个UART连接和几条其它线路,4x4封装的大小非常合适,并且能够实现真正的单芯片wM-Bus系统或RF模块。已经可用于CC112x(请见此处)的单个集成无源组件 (IPC),会使得此类基于CC1310的解决方案更加具有吸引力,并且能够实现433和868MHz波段内更小巧的wM-Bus兼容模块。

Sub-1 GHz CC1310是优于CC112x系列的wM-Bus解决方案吗?

既是也不是,这取决于所需要的wM-Bus模式和器件功能性,以及对于特定产品来说,哪些参数最重要。

1.CC112x/CC120x与CC1310系列之间的wM-Bus模式比较

如图1所示,CC1310无线MCU运行在433和868MHz波段内;因此,可以支持S、T、C和F模式。只有CC1120CC1200CC1125智能RF收发器支持169MHz波段的窄带N模式。

对于868MHz波段,RX灵敏度和阻断是相类似的性能,不过,由于功效特点,CC1310在流耗方面表现出色。在由3.6V电源供电时,接收模式汲取的电流仅有5.4mA,发射模式中的电流为22.5 mA @ +14 dBm(传导测量),与CC112x系列相比,接收模式下,CC1310的总功耗(电压U乘以电流I,电压保持不变)减少了75%,发射运行中的功耗减少了一半。能耗的大幅降低使小尺寸电池和低成本缓冲电容器的使用成为可能,从而减少了系统成本。

第3个非常重要的工作模式(除了接收和发射以外)就是具有实时时钟的睡眠或断电模式,其中包括完全RAM状态保持—其中的流耗只有650nA,可以与很多具有CC112x/CC120x无线电设备的超低功耗MSP430器件系列在断电模式下的组合睡眠电流相媲美。

借助于高达128KB闪存存储器和20KB的RAM,单个器件内有充足的存储器空间将wM-Bus堆栈与应用代码组合在一起。因为其市场领先的超低功耗,连同出色的接收器灵敏度、选择性和阻断性能,全新的CC1310无线MCU是大量应用和产品的理想选择,诸如水表或热量表、热费分配表、消费类显示产品,以及wM-Bus RF适配器,不胜枚举。

本系列的最后一篇博客将谈到用于Sub-1 GHz RF系统的电源解决方案,别走开,第4部分马上就来。

原文链接:

https://e2e.ti.com/blogs_/b/smartgrid/archive/2015/07/21/european-smart-grid-rf-communication-in-sub-1-ghz-part-3

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