SoC降低ZigBee節(jié)點成本(05-100)

　　據(jù)預測,嵌入式無線監(jiān)控網(wǎng)絡的市場將會有突破性的增長。其典型的應用領(lǐng)域為商住及住宅建筑自動化,工業(yè)監(jiān)控,資產(chǎn)追蹤,環(huán)境監(jiān)控以及其他控制及傳感器應用。ZigBee就是符合以上系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡標準。對于ZigBee的市場,SoC(系統(tǒng)芯片)解決方案將變得越來越重要。因為SoC可以大大節(jié)省ZigBee節(jié)點的成本。

　　功耗及單元成本的降低是目前短距離無線通信RF-IC開發(fā)的主要原動力。采用具有高性價比的亞微級CMOS技術(shù)和高集成度的發(fā)射接收結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)以上要求的關(guān)鍵因素。而且,基于CMOS的技術(shù)可以更好的發(fā)展無線通信SoC。這些集成電路把射頻收發(fā)器、微控制器、數(shù)據(jù)和程序存儲器以及外圍單元都集成到了同一個硅片中。

　　在ZigBee所強調(diào)的市場中,由于SoC可以節(jié)省整個系統(tǒng)的成本,因此其地位也將越來越重要。另外,SoC還具有更多的優(yōu)點,如占用較小的PCB空間,易于組裝、測試,提高了系統(tǒng)的可靠性,降低了外部雜散噪聲。而且,ZigBee SoC另一個重要特點就是其RF收發(fā)器可以有效地與MCU融為一體,成為其外圍單元,這一點使得其開發(fā)大大易于使用兩顆獨立芯片的解決方案。

　　對于大多數(shù)的ZigBee系統(tǒng)來講,低功耗是最基本的要求。因此,ZigBee SoC具有低有效電流消耗是極為重要的。同時,超低功耗的睡眠模式及較短的從睡眠模式切換到工作模式的時間也相當重要。例如,一個ZigBee燈控開關(guān)(一個典型的ZigBee終端設(shè)備)在大多數(shù)的情況下工作在無信標模式并且只有在中斷信號來時發(fā)送數(shù)據(jù),如按一下開關(guān)。

　　大量的節(jié)點/傳感器是無線監(jiān)控系統(tǒng)的典型需求。這一點也使得無線解決方案成為必要,由于傳感器節(jié)點需要在廉價的電池上工作幾年,因此要求他們必須具有很低的功耗。此外,傳感器節(jié)點所發(fā)送的數(shù)據(jù)有限,因此通信鏈路的數(shù)據(jù)傳輸速率也并不用太高。顯然,通信鏈路需要安全可靠,并且通訊解決方案的成本要足夠低才能贏得所期待的市場增長。

　　現(xiàn)今大部分的無線監(jiān)控系統(tǒng)都是使用專有解決方案。然而,對于一個系統(tǒng)開發(fā)者來講,基于一個像ZigBee這樣具有公共標準的開發(fā)平臺來開發(fā)、設(shè)計應用才更有益處。ZigBee只是基于射頻的網(wǎng)絡標準,主要滿足無線監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)的不同需要。ZigBee規(guī)范是建立在IEEE 802.15.4 的媒體接入層(MAC)和物理層(PHY)標準之上,提供網(wǎng)絡及應用支持。

　　終端產(chǎn)品的設(shè)計者使用ZigBee可在標準的應用架構(gòu)上搭建自己的應用,而無須解決采用個人專有網(wǎng)絡所帶來的繁雜的射頻及網(wǎng)絡問題。采用已通過測試的符合ZigBee規(guī)范的開發(fā)平臺將更進一步的減少系統(tǒng)開發(fā)成本,縮短產(chǎn)品面世的時間。最終,由于IEEE802.15.4提供的2.4GHz標準射頻接口,使得終端產(chǎn)品的制造商可以從廠家獲得全球性的解決方案和供應商。2.4GHz ISM(工業(yè)、科學、醫(yī)療)波段是全球免申請波段。

　　ZigBee/IEEE802.15.4

　　ZigBee聯(lián)盟于2004年12月通過了ZigBee規(guī)范。它是針對低功耗、低成本無線嵌入式網(wǎng)絡而制定公開的,全球的標準。表1中列出了一些ZigBee 解決方案 適合的應用領(lǐng)域：

　　表1 ZigBee應用領(lǐng)域

 

　　ZigBee是建立在IEEE802.15.4定義的可靠的物理層(PHY)和媒體接入控制層(MAC)之上的標準。并且在PHY層和MAC層之上定義了具有數(shù)據(jù)安全特性和互操作應用界面的網(wǎng)狀網(wǎng)、星狀網(wǎng)和集群樹狀網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。