基于 Sub-1 GHz 歐洲智能電網(wǎng)的 RF 通信 - 第 3 部分

這個博客系列的第1部分回顧了歐洲868MHz ISM波段內(nèi)的wM-Bus協(xié)議標準，而第2部分查看了wM-Bus N模式和ETSI 1類規(guī)范接收器性能?，F(xiàn)在，讓我們來看一看實際使用環(huán)境中的wM-Bus子系統(tǒng)，嵌入式解決方案或獨立RF模塊，是如何設計的，下一代解決方案又是什么樣子的。

在設計一個wM-Bus解決方案時，不論執(zhí)行的是wM-Bus模塊，還是嵌入式RF子系統(tǒng)，首先要決定wM-Bus堆棧的運行位置。這個器件可以是主度量微控制器 (MCU)，也可以是一個單獨的MCU，專門用于協(xié)議堆棧的運行。將RF協(xié)議堆棧與度量功能融合在同一MCU上所具有的優(yōu)勢包括：

減少了PCB大小

最大限度地利用了現(xiàn)有閃存、RAM和其它MCU資源

相對于2個MCU的解決方案（1個用于度量，另一個用于堆棧），降低了成本（大多數(shù)情況如此）

不過，這個單MCU方法也有一些缺點：

度量部件的認證，連同通信協(xié)議堆棧，有可能會在以后引起固件的變化（與RF或者與度量相關(guān)），這就要求整個系統(tǒng)的重新認證

度量和RF通信都是對時間要求嚴格的任務，當使用的是MIPS有限的超低功耗MCU時，這會是一個現(xiàn)實問題（比如說，符合“其它”器件在T2模式中最大2-3ms的響應時間）

對于MCU和RF器件的成本削減選項和/或更高性能升級選項也許十分有限，而通常情況下，具有獨立的MCU和RF會提供高很多的靈活性，很容易從引腳兼容系列器件中為每個任務找到最優(yōu)器件

不論使用的是1個或是2個MCU，wM-Bus子系統(tǒng)都將需要一個用于堆棧的MCU （并且有可能用于應用和/或度量代碼），以及一個RF器件，分別與各自的wM-Bus模式兼容。TI正在提供很多種具有FRAM MCU的超低功耗MSP430™ MCU器件，在與高性能CC112x系列RF器件組合在一起使用時，可運行wM-Bus堆棧。另一方面，大量的器件組合（成百上千的MCU和6個RF器件）針對每一個選項做出了必要的堆棧調(diào)整。在每次設計一個全新解決方案時，必須考慮不同的SPI接口，不斷變化的復位和中斷線路，以及MCU和RF之間的GPIO連接，這極大地增加了設計工作量。

在wM-Bus模式下，引入的SimpleLink™ Sub-1 GHz CC1310無線MCU可在不進行任何硬件改動的情況下保證RF性能。3個不同的QFN封裝 (4x4, 5x5 and 7x7 mm) 可根據(jù)用戶應用所要求的GPIO的數(shù)量實現(xiàn)大量應用，比如熱費分配表、水表和熱量表，以及RF模塊。對于一個wM-Bus RF子系統(tǒng)（兼具儀表和數(shù)據(jù)采集器功能），只需一個UART連接和幾條其它線路，4x4封裝的大小非常合適，并且能夠?qū)崿F(xiàn)真正的單芯片wM-Bus系統(tǒng)或RF模塊。已經(jīng)可用于CC112x（請見此處）的單個集成無源組件 (IPC)，會使得此類基于CC1310的解決方案更加具有吸引力，并且能夠?qū)崿F(xiàn)433和868MHz波段內(nèi)更小巧的wM-Bus兼容模塊。

Sub-1 GHz CC1310是優(yōu)于CC112x系列的wM-Bus解決方案嗎？

既是也不是，這取決于所需要的wM-Bus模式和器件功能性，以及對于特定產(chǎn)品來說，哪些參數(shù)最重要。

圖1.CC112x/CC120x與CC1310系列之間的wM-Bus模式比較

如圖1所示，CC1310無線MCU運行在433和868MHz波段內(nèi)；因此，可以支持S、T、C和F模式。只有CC1120，CC1200或CC1125智能RF收發(fā)器支持169MHz波段的窄帶N模式。

對于868MHz波段，RX靈敏度和阻斷是相類似的性能，不過，由于功效特點，CC1310在流耗方面表現(xiàn)出色。在由3.6V電源供電時，接收模式汲取的電流僅有5.4mA，發(fā)射模式中的電流為22.5 mA @ +14 dBm（傳導測量），與CC112x系列相比，接收模式下，CC1310的總功耗（電壓U乘以電流I，電壓保持不變）減少了75%，發(fā)射運行中的功耗減少了一半。能耗的大幅降低使小尺寸電池和低成本緩沖電容器的使用成為可能，從而減少了系統(tǒng)成本。

第3個非常重要的工作模式（除了接收和發(fā)射以外）就是具有實時時鐘的睡眠或斷電模式，其中包括完全RAM狀態(tài)保持—其中的流耗只有650nA，可以與很多具有CC112x/CC120x無線電設備的超低功耗MSP430器件系列在斷電模式下的組合睡眠電流相媲美。

借助于高達128KB閃存存儲器和20KB的RAM，單個器件內(nèi)有充足的存儲器空間將wM-Bus堆棧與應用代碼組合在一起。因為其市場領先的超低功耗，連同出色的接收器靈敏度、選擇性和阻斷性能，全新的CC1310無線MCU是大量應用和產(chǎn)品的理想選擇，諸如水表或熱量表、熱費分配表、消費類顯示產(chǎn)品，以及wM-Bus RF適配器，不勝枚舉。

本系列的最后一篇博客將談到用于Sub-1 GHz RF系統(tǒng)的電源解決方案，別走開，第4部分馬上就來。