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无线设计的关键指南

作者:时间:2010-11-09来源:网络收藏

  根据上面列出的技术指标,使用这个表选择要采用的技术。你可能会发现只有一种适合,或者可以使用两种或更多。该表可帮助你找到特定选择,选择时还需要考虑其它另外几个因素。

  蓝牙是应用最为广泛的标准,比Wi-Fi广泛10倍或者更多。蓝牙技术的成功主要与手机和手机耳机应用有关,而在多种其它应用(如计算机外设)中也有蓝牙技术。最主要的是,蓝牙是远程耳机和扬声器及其它音频应用中首屈一指的音频技术。

  蓝牙具有广泛的速度选项。基本数据率为1 Mbps,但也可以选3 Mbps增强型数据率(EDR)。2008年之后,对视频和其它非常高的数据率需求,将会出现一种数据率达480 Mbps的超宽带版本。

  最后,蓝牙能够满足基本联网。可以与称作微微网(piconet)中的其它7个蓝牙节点会话。这些节点依次在更多的扩展分散网中互相会话。

  虽然蓝牙在许多应用中都具有巨大潜力,但不是对所有应用都适合。由于蓝牙协议及相关堆栈都很复杂,对某些简单应用就是多余的。然而,对某些预先确定的应用,如音频,其正式化的概图和认证是其它技术所无法比拟的。

  红外(IR)技术,跟蓝牙一样,它们的应用比你能想象到的要更广泛。事实上,世界上每种远程控制都采用IR。IR工作很出色,并且成本很低。最大问题是范围很有限,另外,视线路径也必须畅通无阻。理想范围是±15°锥型1米范围,不过也可以达到更长距离。IrDA标准提供的数据率可以达到16 Mbps,并且模块非常廉价。

  ISM频带是可以使用的最简单的标准之一。ISM最适合超简单控制或监测应用。其数据率很少超过100 kbps,并且一般都比此值小许多。可以选的频率很多,但大多数应用采用315~938 MHz、433.92~938 MHz, 及902 ~938-MHz (915MHz最普遍)及2.4 GHz 频带。

  没有正式协议。所以,如果打算采用这些简单而成本低廉的设备,就需要制定自己的协议。ADI的ADF70xx ISM系列芯片包括有一个软件包,有助于使用该公司的芯片,建立一个简单的协议来解决自己的问题。

  赛普拉斯半导体公司的WirelessUSB系列使用2.4GHz直接序列扩频(DSSS),给人机接口设备(HID)提供低速无线通信(如键盘和鼠标)。其基本数据率只有62.5 kbps,不过也可以采用一种1Mbps版本。对多点到单点应用也不错。可以采用一种简单协议,使人员可以把精力集中到的其它方面。

  在过去的10年间,Wi-Fi得到了不断发展。Wi-Fi主要用在无线局域网(LAN)中。偶而也用在短距离监测和控制中。

  Wi-Fi是一种复杂的标准,但是如采用一个功放和定向天线,则能扩展到100 米甚至更远的距离。新的802.11n标准的数据率从11 Mbps到远大于100 Mbps,这对大多数短距离应用都过度了。功耗相应较高。

  超宽带(UWB)是另一种针对速率非常高的应用的技术,可以达到53 ~480 Mbps的数据,但距离小于10米。其标准专注于实现USB接口标准的无线版,USB接口标准在计算机外设和其它设备中非常普及。其他潜在的应用包括视频。

  ZigBee是为短距离监测和控制的,具有在所有这些技术中 功耗最低的特点。在其基于IEEE 802.15.4标准的最简单形式中,对P2P、M2P或P2M应用很适合。通过增加ZigBee联盟堆栈,mesh联网成为可能,因此扩展了所有节点的范围和可靠性。有多种芯片和模块可供使用。只是要注意,如果采用ZigBee堆栈,则不仅要面临认证标准的问题,而且要面临专利付费问题。

  如果在高噪声环境下工作,就选择能降低噪声的调制方法。所有FSK相关(频移键控)调制都不错。DSSS因其基于BPSK(二进制相移键控)调制,效果更好,但要更复杂,并且成本更高。幅移键控/开-控(ASK/OOK)是到目前为止最简单的方法,但要使性能达到最佳,要求距离更短,并且环境噪声要更低。

  应用也可能影响工作频率。根据Friis自由空间功率公式,频率越低(波长越大),则给定功率下总距离越长。就是说,如果最大距离很,就要使用较低的260~470 MHz非认证频带,而不是更高的900MHz和 2.4 GHz频带。另一方面,频率越低,天线尺寸越大。对某些便携式应用或移动应用,这可能成为一个实际问题,是需要权衡考虑的一项因素。

  最后,可能影响选择的一个关键问题是安全性。Bluetooth、IrDA和ISM频带中不具备安全性,而UWB、Wi-Fi及ZigBee则具有。

  第四步:制造还是购买?

  在本步骤中,必须确定制造和购买哪个更好。如果项目需要尽可能低成本的嵌入式方案,或许就要选择芯片并设计自己的方案。如果应用允许,可以合并现有模块而加快设计的完成。

  这些模块有无线连接需要的所有东西,有时还包括有天线。费用要高一些,而且模块一般体积要大一些,并且价格更高。不过,对某些小批量且体积/成本要求灵活的应用,选择这些模块相当好。如果对无线了解越少,则选择模块方法更佳。

  第五步:天线

  不要忘记还有天线,天线是所有无线设备中的关键机械部件。实际上,一开始就要把天线考虑在内,因为应用能否成功取决于它。

  第六步:符合FCC

  要为“联邦通讯委员会(FCC)”测试作准备。无线设备已经设计好之后,需要得到FCC的使用和销售认可。FCC要求产品能达到设备所属分类已有辐射限值的认证。此外,所有有意辐射体都必须有完整FCC证书。

  自己可以对设备进行测试,但大多数公司将此分包给专门进行此类业务的机构来完成。在Yahoo或Google里输入“FCC testing”就能找到几十家。要确认预算中包括了这项服务费用。

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关键词: 指南 关键 设计 无线

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