Moduły transmisyjne Silicon Laboratories i ZMDI
| TechnikaW dobie Internetu Rzeczy (IoT) nastąpił bardzo szybki wzrost liczby dostępnych na rynku modułów do komunikacji bezprzewodowej i obecnie elektronik, który projektuje urządzenie z modułem bezprzewodowym, nie musi martwić się o zagadnienia związane z projektowaniem układów radiowych oraz badaniami i certyfikacjami takiego urządzenia. Głównym problemem stawianym obecnie przed projektantami jest wybór standardu komunikacji bezprzewodowej, producenta układu oraz co za tym idzie środowiska programowania i dostępnego wsparcia technicznego. Spośród wielu firm oferujących moduły większość umożliwia nabycie gotowych zestawów startowych, a także darmowych próbek modułu oraz środowiska programowania, często z gotowymi programami do przetestowania podstawowych parametrów.
Zaczynając projektowanie, twórca urządzenia musi zadbać o jak najdrobniejsze aspekty techniczne wymagań aplikacyjnych, wiążące się z doborem odpowiedniego standardu transmisji oraz rozwiązania, pod względem kluczowych parametrów takich jak zasięg, częstotliwość pracy, pobór prądu, przepustowość danych, topologia sieci oraz liczba odbiorców.
Spośród rozwiązań dostępnych na rynku można wybrać moduły działające w oparciu m.in. o technologie: Bluetooth (Smart, Low Energy, Clasic), Wi-Fi, ZigBee, Thread, 6LoWPAN, Sub-GHz (RAIL Software, Connect Stack, Wireless M-Bus), Wielu kluczowych graczy na rynku komponentów elektronicznych oferuje w swoim portfolio moduły gotowe do zastosowania w nowych lub istniejących aplikacjach, rozszerzające funkcjonalność urządzenia i umożliwiające komunikację w nie jednym, lecz w kilku standardach np. przez przełączanie protokołów transmisyjnych zaimplementowanych w jednym module.
Tabela 1. Zestawienie przykładowych gotowych modułów Wi-Fi |
Tabela 2. Zestawienie przykładowych modułów Bluetooth Clasic |
Firma Silicon Laboratories będąca jednym z producentów modułów oraz układów radiowych ma szerokie portfolio produktów umożliwiające komunikację w większości z wymienionych standardów. Implementacja wybranego protokołu nie musi ograniczać się do używania tego jednego standardu, gdyż układy SoC będące sercem modułu dają możliwość implementacji oraz automatycznego przełączania pomiędzy zaimplementowanymi standardami, dodatkowo mają wbudowane bloki radiowe do obsługi również protokołów w paśmie Sub-GHz.
W tabeli 1 wymieniono moduły komunikacyjne dostępne w Silicon Laboratories, uwzględniając najważniejsze parametry samego układu, standardu komunikacji oraz kluczowych aplikacji zastosowania, w zestawieniu znalazł się jeden rodzynek dostępny od ZMDI (obecnie IDT). Każdy z modułów ma charakterystyczne parametry, określające jego przydatność w mniejszym lub większym stopniu w zastosowaniu do danej aplikacji.
Tabela 3. Zestawienie przykładowych modułów Bluetooth LE |
Tabela 4. Zestawienie przykładowych modułów w innych standardach |
Tabela zawiera typy modułów do komunikacji bezprzewodowej z uwzględnieniem głównych parametrów oraz zastosowań aplikacyjnych. Większość z zestawionych układów dostępna jest w postaci modułu, jednak dla układów z serii EFR32xx sytuacja wygląda nieco inaczej, gdyż użytkownik ma możliwość otrzymania zestawu startowego wyposażonego w moduł radiowy.
Dla ilości produkcyjnych użytkownik otrzymuje SoC znajdujący się na module startowym oraz wszystkie dokumenty z zakresu reference design, application note, pliki wsadowe, schematy, mozaikę PCB oraz BoM w celu samodzielnego zaprojektowania modułu. Działania takie mają na celu zmniejszenie kosztów ponoszonych przez zamawiającego, przez redukcję jednostkowej ceny oraz większy wpływ na koszty całościowe (produkcja oraz koszt elementów układu) po stronie zamawiającego.
Wybrać moduł
Aby dokonać prawidłowego doboru modułu, nawet w przypadku projektowania "zabawek elektronicznych" należy znać wszystkie główne typy funkcjonalności.
Brak wiedzy na temat parametrów oraz funkcjonalności danego modułu często powodować będzie niedopasowanie funkcjonalne układu do aplikacji, przy wybieraniu producenta modułu należy zwrócić uwagę na bardzo ważny aspekt dostępnej dokumentacji, jakości, dostępu, istniejącego forum, tematów na nim poruszanych, dostępności środowisk programistycznych oraz oferowanego wsparcia technicznego.
Zapoznanie się z kluczowymi kwestiami dotyczącymi modułu oraz "technicznej" strony jego producenta pomoże uniknąć kłopotów związanych z rozwojem aplikacji na każdym z etapów.
Kamil Prus
Computer Controls Sp. z o.o.
www.ccontrols.pl
