基于 Sub-1 GHz 欧洲智能电网的 RF 通信 - 第 3 部分

[导读] 这个博客系列的第1部分回顾了欧洲868MHz ISM波段内的wM-Bus协议标准，而第2部分查看了wM-Bus N模式和ETSI 1类规范接收器性能。现在，让我们来看一看实际使用环境中的wM-B

这个博客系列的第1部分回顾了欧洲868MHz ISM波段内的wM-Bus协议标准，而第2部分查看了wM-Bus N模式和ETSI 1类规范接收器性能。现在，让我们来看一看实际使用环境中的wM-Bus子系统，嵌入式解决方案或独立RF模块，是如何设计的，下一代解决方案又是什么样子的。

在设计一个wM-Bus解决方案时，不论执行的是wM-Bus模块，还是嵌入式RF子系统，首先要决定wM-Bus堆栈的运行位置。这个器件可以是主度量微控制器 (MCU)，也可以是一个单独的MCU，专门用于协议堆栈的运行。将RF协议堆栈与度量功能融合在同一MCU上所具有的优势包括：

减少了PCB大小

最大限度地利用了现有闪存、RAM和其它MCU资源

相对于2个MCU的解决方案（1个用于度量，另一个用于堆栈），降低了成本（大多数情况如此）

不过，这个单MCU方法也有一些缺点：

度量部件的认证，连同通信协议堆栈，有可能会在以后引起固件的变化（与RF或者与度量相关），这就要求整个系统的重新认证

度量和RF通信都是对时间要求严格的任务，当使用的是MIPS有限的超低功耗MCU时，这会是一个现实问题（比如说，符合“其它”器件在T2模式中最大2-3ms的响应时间）

对于MCU和RF器件的成本削减选项和/或更高性能升级选项也许十分有限，而通常情况下，具有独立的MCU和RF会提供高很多的灵活性，很容易从引脚兼容系列器件中为每个任务找到最优器件

不论使用的是1个或是2个MCU，wM-Bus子系统都将需要一个用于堆栈的MCU （并且有可能用于应用和/或度量代码），以及一个RF器件，分别与各自的wM-Bus模式兼容。TI正在提供很多种具有FRAM MCU的超低功耗MSP430™ MCU器件，在与高性能CC112x系列RF器件组合在一起使用时，可运行wM-Bus堆栈。另一方面，大量的器件组合（成百上千的MCU和6个RF器件）针对每一个选项做出了必要的堆栈调整。在每次设计一个全新解决方案时，必须考虑不同的SPI接口，不断变化的复位和中断线路，以及MCU和RF之间的GPIO连接，这极大地增加了设计工作量。

在wM-Bus模式下，引入的SimpleLink™ Sub-1 GHz CC1310无线MCU可在不进行任何硬件改动的情况下保证RF性能。3个不同的QFN封装 (4x4, 5x5 and 7x7 mm) 可根据用户应用所要求的GPIO的数量实现大量应用，比如热费分配表、水表和热量表，以及RF模块。对于一个wM-Bus RF子系统（兼具仪表和数据采集器功能），只需一个UART连接和几条其它线路，4x4封装的大小非常合适，并且能够实现真正的单芯片wM-Bus系统或RF模块。已经可用于CC112x（请见此处）的单个集成无源组件 (IPC)，会使得此类基于CC1310的解决方案更加具有吸引力，并且能够实现433和868MHz波段内更小巧的wM-Bus兼容模块。

Sub-1 GHz CC1310是优于CC112x系列的wM-Bus解决方案吗？

既是也不是，这取决于所需要的wM-Bus模式和器件功能性，以及对于特定产品来说，哪些参数最重要。

图1.CC112x/CC120x与CC1310系列之间的wM-Bus模式比较

如图1所示，CC1310无线MCU运行在433和868MHz波段内；因此，可以支持S、T、C和F模式。只有CC1120，CC1200或CC1125智能RF收发器支持169MHz波段的窄带N模式。

对于868MHz波段，RX灵敏度和阻断是相类似的性能，不过，由于功效特点，CC1310在流耗方面表现出色。在由3.6V电源供电时，接收模式汲取的电流仅有5.4mA，发射模式中的电流为22.5 mA @ +14 dBm（传导测量），与CC112x系列相比，接收模式下，CC1310的总功耗（电压U乘以电流I，电压保持不变）减少了75%，发射运行中的功耗减少了一半。能耗的大幅降低使小尺寸电池和低成本缓冲电容器的使用成为可能，从而减少了系统成本。

第3个非常重要的工作模式（除了接收和发射以外）就是具有实时时钟的睡眠或断电模式，其中包括完全RAM状态保持—其中的流耗只有650nA，可以与很多具有CC112x/CC120x无线电设备的超低功耗MSP430器件系列在断电模式下的组合睡眠电流相媲美。

借助于高达128KB闪存存储器和20KB的RAM，单个器件内有充足的存储器空间将wM-Bus堆栈与应用代码组合在一起。因为其市场领先的超低功耗，连同出色的接收器灵敏度、选择性和阻断性能，全新的CC1310无线MCU是大量应用和产品的理想选择，诸如水表或热量表、热费分配表、消费类显示产品，以及wM-Bus RF适配器，不胜枚举。

本系列的最后一篇博客将谈到用于Sub-1 GHz RF系统的电源解决方案，别走开，第4部分马上就来。