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一个开发渠道应对多种无线运用!TI无线传感节点原型规划套件详解【读文有赏】
| 发布时间: 2022-09-24 05:11:21 来源:亚博游戏下载 | | 分享到:

  早年,嵌入式体系的开发从硬件开端。现在,能够再参加FPGA!面对运用需求越来越杂乱的物联网细分商场,以及快速迭代和本钱效益的应战,挑选一种现成套件用于

  兼具开发功率和本钱效益的处理方案,而全面的软件环境和优化的硬件渠道可加速你的开发进度。在这个一连三集的开发板小系列,咱们一同来了解更多!

  从HVAC和工厂自动化到轿车、医疗和消费类电子产品,无线衔接感测设备的开发人员一向面对着快速迭代和本钱效益的应战,一同还要应对日益增长的法规、互操作性和功用应战。尽管常常想从头开端规划无线传感器产品以使其在功用和尺度方面异乎寻常,但运用专门的现成套件则会更快且更具本钱效益。这些套件规划用于快速原型规划和开发,而且已建立起生态体系以供给支撑和可扩展性。

  Texas Instruments的LPSTK-CC1352R LaunchPad SensorTag套件便是这样一种渠道。该套件以细巧、紧凑的外形尺度将无线微控制器 (CC1352R)、传感器、多个无线接口、相对较高的功用和较低的功耗结合在一同,一同具有巨大且久经考验的软件和东西支撑生态体系。

  本文阐明了无线传感器产品规划和原型开发的演化特性,并介绍了CC1352R SensorTag 套件及其入门运用办法。

  无线传感器设备为规划人员带来了一个扎手的问题。为了尽或许削减保护,这些器材在替换电池之前至少要在现场继续作业1到10年。它们还需求具有必定的板载处理和剖析才能,因为尽或许挨近物联网 (IoT) 网络边际来处理和剖析数据可削减需求交流的数据量,这反过来又可下降功耗并更好地运用可用无线带宽。

  无线带宽存在其本身的问题,因为规划人员有必要从多个无线协议栈中进行挑选,包含以亚千兆赫兹 (GHz) 频率或2.45 GHz运转的蓝牙、Thread和Zigbee。就怎么运用可用带宽、功耗和处理资源而言,每种协议都有其本身的优缺点。若要从这些协议中进行挑选,需求就数据速率、掩盖规模、预期节点数、网络拓扑、延时要求、占空比、功耗、网络协议开支、互操作性和法规要求方面对运用要求进行仔细剖析。

  挑选正确的接口进行全新的布置相对简单;可是,在工业物联网 (IIoT) 运用中一般现已布置了无线网络,因而规划人员需求决定是运用同一接口直接衔接到其他节点,仍是运用或许更适合该运用的其他接口,然后经过网关将旧接口衔接到新接口。

  这些都是规划人员需求处理的运用相关决策树;可是当涉及到概念原型规划和开发时,很少值得从头开端规划接口,然后挑选相关的处理器和传感器,更不用说在软件开发和集成方面的时刻和资源出资了。固然,“自己着手”规划能够为群众商场规划带来超高产值的优点。可是,在许多状况下,为自己的工厂生产线规划节点的工程师只需求几个节点,即可从某些电动机、生产线的某个点或温度计获取数据,因而,高产值并不是规划要求。在这种状况下,现成的套件是抱负挑选。

  假如或许需求更高的产值,则能够运用现已过预先认证并契合法规要求的现成RF模块。因为这些模块具有丰厚的固件和软件支撑,因而能够加速原型规划的速度,并坚持低开发和布置本钱。在这些状况下,规划人员依然有必要将所需的渠道处理器、传感器以及每个传感器和其他模块的相关软件元素凑集在一同。

  当规划人员现已知道有必要运用的无线接口时,这没有关系。可是,当仍处于跨多种运用(具有老式、一般不行互操作的无线接口)进行多种规划的考虑阶段时,则需求一种更高集成度、更灵敏的办法来进行无线传感器原型规划和开发。

  更好的办法是找到一个现成的渠道,该渠道将支撑无线的感测和处理节点的中心元件与传感器、软件和生态体系集成在一同,以支撑规划人员,一同依然答应在更高的软件开发仓库层级进行探究和差异化。Texas Instruments (TI) 的LPSTK-CC1352R LaunchPad SensorTag套件便是这样的渠道(图1)。

  该套件根据TI的CC1352R多频段无线微控制器 (MCU),环绕此MCU增加了环境和运动传感器以及软件,悉数都在一个可拆卸外壳中,而且附有一根外部sub 1 GHz旋转天线、双线母对母电缆、用于JTAG衔接的10针扁平带状电缆以及快速入门攻略。该套件未包含但主张一同运用的是TI的LAUNCHXL-CC1352R1SimpleLink多频段CC1352R无线MCU LaunchPad开发套件。此外,尽管SensorTag也能够运用可安装在板反面的专用电池座经过CR2032钮扣电池来运转,但主张运用两节AAA电池。

  SensorTag套件的中心是CC1352R多频段无线)。这是TI SimpleLink MCU渠道的组成部分,该渠道旨在为安全、低功耗的网络拓扑供给一切构件。

  在SimpleLink长途形式下,无线 kbps下蓝牙灵敏度为-105dBm(具有LE编码PHY)。在sub-GHz频段下,最大发射功率为+14dBm,其间耗费24.9毫安(mA) 电流;在2.4 GHz下,最大发射功率为+5dBm,耗费9.6mA电流。该器材的待机电流有目共睹,在全RAM坚持的状况下为0.85微安 (µA)。它也支撑工业物联网,在105˚C下的待机电流为11µA。规划人员能够运用各种待机形式和模数转换器 (ADC) 采样率来优化低功耗。例如,能够将ADC设置为1赫兹 (Hz) 的采样率,此刻体系耗费1µA。

  RF前端规划人员面对的问题之一是滤波、阻抗匹配和其他功用所需的额定分立无源元器材的数量。这些增加了BOM并使布局杂乱化。为简化CC1352R的施行,TI与Johanson Technology合作开发了尺度为1 x 1.25 x 2毫米 (mm) 的定制集成无源元器材 (IPC) 封装,使元器材数从23个削减至3个(图3)。

  尽管SensorTag套件随附了四个传感器,可是假如需求更多或不同的传感器,则能够运用TI的BoosterPack LaunchPad插件模块挑选并快速增加它们。SensorTag套件随附的四个传感器是:

  图4:SensorTag套件随附湿度和温度、环境光、加速度和霍尔效应传感器。(图片来历:Texas Instruments)

  衔接器与LaunchPad兼容,因而能够轻松衔接传感器、BoosterPack外设(例如LCD显示器),乃至定制电路。

  为了快速获取样本数据,该套件已经过名为Multi-Sensor的蓝牙5 (BLE5) 项目进行了预编程,此项目经过BLE衔接到装有iOS和Android版别SimpleLink Starter运用的智能手机和平板电脑。经过运用该初始衔接,规划人员能够开端检查传感器数据、切换 LED、读取按钮状况,以及运用OTA下载 (OAD) 功用更新固件(图5)。此刻,规划人员还能够将数据从移动设备推送到云中。

  除了BLE,LPSTK还供给了别的两个示例:一个示例运用LPSTK作为Zigbee灯开关;另一个将其用作802.15.4网络中的传感器节点。SDK中供给了一切三个示例项目,如下所示:

  图6:作为SimpleLink的弥补,TI的SysConfig是一组易于运用的图形实用东西,用于装备引脚、外设、无线电、子体系和其他组件。(图片来历:Texas Instruments)

  与任何体系规划相同,都会需求必定程度的调试。在此阶段,SensorTag规划调配LaunchPad开发套件中的板载XDS110调试器运用(在本例中为前面说到的LAUNCHXL-CC1352R),因而包含Arm 10针JTAG电缆和双线UART电缆。衔接之后,即可进行完好的调试、编程和UART通讯。依照以下过程衔接电缆:

  值得注意的是,因为正在运转的映像无法自行更新,因而传入的OAD映像在接纳时需求存储在一个暂时方位。该暂时方位能够预留在内部闪存中或片外。在任一状况下,映像下载完成后,就会运用永久驻留在SensorTag设备上的引导映像管理器 (BIM) 来确认新映像是否有用以及是否应予以加载和运转(根据映像标题)。

  BIM特别有用,例如答应规划人员在OAD之后还原为原开箱即用的映像。为此,在开机或复位期间按住BTN-1(向左按钮),然后BIM会康复为开箱即用的映像(即 Multi-Sensor)。

  尽管在施行无线传感器节点时有许多无线接口可供挑选,可是开发人员不用花时刻和资源针对每个接口进行原型规划,以检查哪种接口最适合给定的运用。经过运用 LPSTK-CC1352R SensorTag套件以及相关的LaunchPad硬件、软件和生态体系,规划人员能够快速轻松地混合和匹配接口、运用一个或一同运用多个接口,并可根据需求增加和交流BoosterPack传感器。