短距離無線通訊的方案與選擇

2021-06-19 17:39:16 字數 3243 閱讀 7003

一、常見的短距離無線通訊方案

1.1  無線編譯碼晶元

無線編碼晶元將資料編碼後進行無線傳輸,而無線解碼器則接收無線資料、並進行一些容錯處理。無線編譯碼晶元相當於只實現了無線網路的物理層,利用無線構件了乙個資料的通路,一般提供若干個」通道」供使用者使用。一般常用於汽車無線遙控開關、門禁遙控開關、玩具遙控器中,常見型號有pt2262/2272。

1.2  無線數傳晶元

無線數傳晶元允許使用者通過晶元提供的介面進行資料的傳輸,常見的介面有spi及串列埠。無線數傳一般工作在315 mhz/433 mhz/868 mhz/915 mhz/2.4 ghz這些頻段,這些頻段是公開頻段,不需要進行使用申請。無線數傳有兩種不同的傳輸方式:透明傳輸和非透明傳輸。透明傳輸是指資料所發即所得,不需要進行協議轉換;而非透明傳輸是指使用者需要操作一些暫存器,或是需要進行協議的轉化與解析。典型的數傳晶元有si4432、nrf24l01、cc1100,這三款晶元的比較如下(資料由毛鵬程整理):

型號

電壓

傳輸距離

傳輸速率

si4432

1.9~3.6v

1500公尺以上

256kbps

nrf24l01

1.9~3.6v

20-50公尺

2mbps

cc1100

1.9~3.6v

200公尺以上

500kbps

1.3  zigbee(802.15.4)

隨著物聯網、車聯網與智慧型家居概念的宣傳,zigbee開始進入我們設計人員的視線。zigbee基於ieee 802.15.4標準,由zigbee聯盟制定,具有自組網、低速率、低功耗的特點,尤其適合小型裝置組網的需要。zigbee的第乙個版本制定於2023年,經歷了zigbee2004、zigbee2006、zigbee2007及zigbee pro等版本。各版本的比較如下:

版本

zigbee2004

zigbee2006

zigbee2007

指令集 無

無 zigbee

zigbee pro

無線射頻標準

802.15.4

802.15.4

802.15.4

802.15.4

位址分配

cskip

cskip 隨機

拓撲 星狀

樹狀、網狀

樹狀、網狀 網狀

大網路不支援

不支援不支援 支援

自動跳頻

是,3個通道 否

否 是pan id衝突解決 支援

否 可選

支援資料分割 支援

否 可選

可選多對一路由 否

否 否支援

高安全 支援

支援,1金鑰

支援,1金鑰

支援,多金鑰

應用領域

消費電子(少量節點)

住宅(300個節點)

住宅(300個節點)

商業(1000個節點以上)

1.4  wifi(802.11)

wifi相信大家都非常熟悉了,wifi被廣泛應用於膝上型電腦、手機、平板電腦中,用於支援裝置通過無線的方式連線網際網路。wifi的通訊吞吐率很高,且與現存的網路裝置具有良好的相容性。

1.5  藍芽(802.15.1)

藍芽技術的創始人是愛立信公司,用於手機與外圍裝置的連線,如藍芽耳機、藍芽gps等。藍芽使用時分雙工的模式來實現全雙工通訊,遵循ieee802.15.1協議。藍芽具有通訊速率快、連線簡單、全球通用、功耗低等特點,廣泛用於手機、計算機、娛樂外圍裝置之中。

1.6  irda

irda使用紅外線進行通訊,是一種低成本的通訊方案。該標準制定了乙個半雙工的通訊系統,通訊範圍1m左右,傳輸角度30到60度。因為使用紅外線作為通訊媒介,irda的資料傳輸率最大可以達到4mbps。irda較大的劣勢就是其對傳輸路徑的要求比較高,傳輸距離、收發角度都有限制,減小了它的應用領域。

二、短距離無線通訊方案的比較

方案

通訊速率

通訊距離

網路拓撲

功耗

體積

硬體成本

編譯碼晶元

較低10m – 100m

點對點低

較小較低

數傳晶元

較高100m-1000m

點對點,星型

一般較小

一般zigbee

較低(*)10m以上

星型,網型

較低較大

較高wifi

最高100m

星型最高

最大最高

藍芽一般

10m點對點

較低較大

較高irda

較高2m

點對點低

最小最低

(*)zigbee支援跳傳機制,理論上通訊距離上不封頂。

三、短距離無線通訊方案的選擇

1、需要極低的成本

如果對成本十分敏感(比如用於消費類電子產品),可以使用編譯碼晶元(對角度無要求)或irda(對角度有要求)。irda通訊的成本極低,只需要一對紅外收發管,但通訊角度必須在60度以內。

2、需要較大的資料傳輸率

如果傳送的是語音資料,藍芽也可以較好的支援。

3、需要連線網際網路

如果裝置需要連線網際網路,一種方式是使用節點+閘道器的形式,另一種方式就是使用wifi。

4、裝置需要組成星型網路

使用支援多通訊通道的數傳模組,或在點對點通訊時附加裝置id資訊。

5、裝置需要組成網狀網路

可以使用數傳模組,需要自己實現路由、**機制;

也可以使用支援zigbee協議的晶元,如cc2530、stm32w,但成本較高。

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