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无线发射芯片A7105在RF短距离通信的应用

导读: 所有三种无线技术,即蓝牙、ZigBee和专有方案,都有减少在相同频段工作的RF设备干扰的机制。

  一:主流的三种RF方案及其优缺点比较

  1):蓝牙方案(IEEE802.15)

  蓝牙,是一种支持设备短距离通信(一般10m内)的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术,能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信,也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信,从而数据传输变得更加迅速高效,为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术,支持点对点及点对多点通信,工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学)频段。其数据速率为1Mbps.采用时分双工传输方案实现全双工传输。

  信息时代最大的特点便是更加方便快速的信息传播,正是基于这一点,技术人员也在努力开发更加出色的信息数据传输方式。蓝牙,对于手机乃至整个 IT业而言已经不仅仅是一项简单的技术,而是一种概念。当蓝牙联盟信誓旦旦地对未来前景作着美好的憧憬时,整个业界都为之震动。抛开传统连线的束缚,彻底地享受无拘无束的乐趣,蓝牙给予我们的承诺足以让人精神振奋。

  蓝牙协议允许数据在1个主设备和最多7个从设备,最高传输速率为723kbit/s.不过,实际实际的速率会比这个数值小。

  高斯频移键控(GFSK)调制模式,在2.4G频段内使用83个1Mbps的频道。在送到载波之前,GFSK在基带信号上使用高斯过滤。可以平滑高电平(“1”)低电平(“0”)。与频移键控(FSK)的直接方法相比,可以给传输信号提供一个较狭和“更干净”的频谱。

  蓝牙设备有三种基本功率电平:1级(100米线视距)、2级(10米)和3级(2-3米)。目前常用的设备为2级。

  在蓝牙网络中的每一个设备都有一个独一无二的48比特识别号码。第一个识别设备(通常在2秒钟内)成为主设备,接着设定为在频段中每秒使用1600次,所有网络中的其他设备将与这个主设备锁定并与其同步。主设备以偶时隙传送,从设备以奇时隙响应。网络中的从设备将被分配一个地址,并收听属于自己的时隙和地址信息。

  从设备也可以进入低功耗的可能进入功率“探测”,“保持”和“停止”模式。在探测模式中,设备仅仅在指定的探测时隙中静听,但是保持同步。在保持模式中,设备进行收听来确定自身是否需要激活。在停止模式中,设备放弃它的地址。虽然在保持和停止模式下可以延长电池寿命省电,但这也这意味着,设备失去同步,同时重新建链将需要等待时间,这将耗时几秒钟,如果用户要求快速响应,这无疑是一个缺点。

  2):ZigBee(IEEE802.15.4)

  Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。

  在蓝牙技术的使用过程中,人们发现蓝牙技术尽管有许多优点,但仍存在许多缺陷。对工业,家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言,蓝牙技术显得太复杂,功耗大,距离近,组网规模太小等,而工业自动化,对无线数据通信的需求越来越强烈,而且,对于工业现场,这种无线数据传输必须是高可靠的,并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。因此,经过人们长期努力,ZigBee协议在2003年正式问世。另外,Zigbee使用了在它之前所研究过的面向家庭网络的通信协议Home RF Lite.

  本标准定义为IEEE802.15.4,也是可靠性很高的一种简单数据协议。这包括通知每次传输的应答机制以及其他技术以保持信息的可靠性。ZigBee无须蓝牙的同步功能,因此在一定程度上降低功耗。

  像蓝牙那样,ZigBee工作在ISM 2.4GHz频段(5MHz 16频道)内。本标准也提供在欧洲868MHz(单频道)和US915MHz(2MHz 10频道)频段的版本。它保证250kbit/s的最高速率。

  3):专有方案(A7105方案,与nRF方案类似)

  专有方案采用蓝牙的信道模式。专有方案将2.400~2.483GHz之间频带分成166个500KHz带宽的频道,而蓝牙分成83个频道,ZigBee为16频道相比(参见图2),与蓝牙与ZigBee相比,这使A7105专有方案在遭遇从拥挤的频段带来的干扰的时候有更多可用频率。

  干扰处理

  所有三种无线技术,即蓝牙、ZigBee和专有方案,都有减少在相同频段工作的RF设备干扰的机制。

  蓝牙具有频率跳跃扩频(FHSS)机制,能确保79个1MHz频道均匀覆盖以避免不断的频道干扰。

  ZigBee利用它的16个频段对付窄带干扰,因此当如果有其他802.11b/g设备的存在时,就更容易受到干扰,这就可能需要等待其他设备终止发送。

  专有方案采纳一种更灵活的混合做法。由于它的输出功率适度,干扰不太可能发生。为了最低限度减少电流消耗和复杂性,专有方案不采用扩频模式,碰到干扰,只是简单地以单一频率传送,直至数据包到达为止。如果在发射的过程中需改变频率,则只需简单地通过SPI发送一个单字节命令即可。

 

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