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无线系统设计的关键步骤

2010-10-20 17:39
风频浪劲
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  要使一种方案具有秘密武器或使其有别于竞争者,无线可能是一种非常好的选择。只要遵照几个关键指南,你就能达到无线工程师的水平。

  作为参考,此处的“短距离无线”不是指手机或WiMAX,而是包括你听说过的所有技术,如蓝牙、IrDA、ISM、 Wi-Fi和 ZigBee,以及其他一些值得提及的专业设计。本文可以作为你未来方案的经典。特别是,看看覆盖260~470MHz频带的15.231,以及覆盖常用的902~928MHz 频带的15.249。

  设计步骤

  第一步:明确应用和特点

  像任何设计冒险一样,无线设计的第一步是明确应用并定义参数。究竟想要做什么?将它写出来。

  遥感勘测包括住宅/建筑物环境检测、自动读表、医学、汽车(温度、轮胎压力),以及工业传感器监测,是更流行的应用之一。另外很受欢迎的应用场合是远程控制车库门、玩具、远程无钥匙进入、HVAC、安全/报警以及工业控制

  第二步:定义关键特性

  定义项目的重要特性很关键,这些特性包括理想距离、环境、功耗限制、是固定还是便携?调制信号(是模拟还是数字?)、需要收发器而不是只要发射器或接收器、输入、输出、接口、以及其它相关技术指标。某些性能测量,如位差错率或可靠性,如果使用,也应包含在内。需要特别关注的关键技术指标包括:

  距离:短距离无线技术覆盖的距离范围很大,从数英寸直到很多英里范围。需要具体确定距离范围,或者至少定出尽可能接近的距离范围,因为这些信息决定了所选的技术。

  环境:是室内还是室外?发射器和接收器之间的视线是否很好,或者还是穿过墙、地板或树木?环境是否充满了来自电器系统和设备(如马达或者附近工作的其它无线设备)的噪音?一般情况下,频率越高,距离越短。

  连接:是点对点通讯(P2P)、点到多点(P2M)还是多点到点(M2P)通讯?当然,单个P2P连接用起来最简单。但是,应用可能需要多个监测点,如在遥感勘测中就要采用M2P。或者,如果必须从一个地点控制多个设备,就要采用P2M。此外,要考虑连接是单工(单向,播放)还是双工(双向),是半双工还是全双工?

  信息类型:信息源是模拟的还是数字的?目前,大多数信息源都是数字码或称数据,但如果本质是模拟的话,也可以处理。需要模数转换和数模转换。在15.231节,在260MHz~470 MHz频段,只能发送短数据脉冲。此外,不允许发送声音或视频信息。但可以以模拟或数字形式在902~928 MHz频段传送声音、视频或任何其它信息。

  数据率:需要的最大数据率是多少?大多数遥感勘测和控制的数据率都非常低,小于100 kbps。不过,也可以达到几百兆位每秒的数据率。

  网络:项目是一个简单的P2P连接还是网络的组成部分?联网就要与某一主机或者一个或多个其它节点会话。需要mesh网络吗?

  安全:无线连接要涉及关键数据的保护吗?这些要求会影响到协议和技术的选择。

  协议:需要兼容特定协议和标准,如蓝牙、Wi-Fi或 ZigBee吗?或者还是自己设计协议来满足应用要求吗?

  接口:需要哪种数据接口(RS-232、SPI、USB 等)?对于简单应用,可能只需要微控制器上的一个总线。

  功耗:如果设备为远程或便携式,电池使用寿命是一个关键因素。需要选择具有休眠模式和低占空比工作的芯片或模块和协议,以最大限度延长电池寿命。

  无线系统设计的关键步骤

 

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