Компания Microchip Technology Inc. - ведущий производитель 8-, 16- и 32-х разрядных микроконтроллеров и цифровых сигнальных контроллеров, а так же аналоговых микросхем и микросхем Flash памяти, предлагает своим клиентам возможность добавления недорогой беспроводной радиочастотной связи в свои изделия. Microchip предлагает передатчики, приемники и приемопередатчики (трансиверы) для реализации решений для IEEE 802.15.4/ZigBee®, IEEE 802.11/Wi-Fi, а так же субгигагерцового ISM диапазона. Наличие в перечне выпускаемой продукции компании PIC-микроконтроллеров, аналоговых микросхем и микросхем памяти позволяет компании предложить комплексные решения для беспроводных решений.
Приемопередатчики субгигагерцового ISM диапазона 315/434/868/915 МГц
Системы, требующие беспроводного сообщения, характеризующегося невысокой скоростью передачи данных, малым радиусом действия и низким энергопотреблением, обычно используют ISM-диапазон частот 315/434/868/915 МГц. Вдобавок к давно зарекомендовавшим себя микроконтроллерам семейства rfPIC12F, объединившим в себе FLASH-микроконтроллер PIC12F675 и УКВ передатчик с синтезатором частоты и кварцевой стабилизацией, и супергетеродинным приемникам rfRXD0420 и fRXD0920, компания Microchip выпускает приемопередатчики MRF49XA и MRF89XA.
MRF49XA это полнофункциональный субгигагерцовый трансивер, поддерживающий ISM частотный диапазон 434/868/915МГц и идеально подходит для реализации двухсторонней связи на небольшие расстояния. Трансивер поддерживает FSK модуляцию с возможностью псевдослучайной перестройки рабочей частоты (Frequency Hopping Spread Spectrum - FHSS), что позволяет повысить эффективность приема-передачи данных в канале, подверженному сильным замираниям.
Основные характеристики MRF49XA:
Полнофункциональный FSK приемопередатчик 434/868/915 МГц;
питание 2, 2-3, 8 В;
интегрированный опорный генератор 10 МГц;
низкое энергопотребление:
11 мА - в режиме приема;
15 мА - в режиме передачи (+0 дБм);
0, 3 мкА - в режиме энергосбережения Sleep;
4-проводной SPI-интерфейс;
высокая скорость передачи:
115, 2 кбит/с в цифровом режиме;
256 кбит/с в аналоговом режиме;
дифференциальный вход/выход, интегрированный усилитель мощности;
-110 дБм чувствительность;
+7 дБм усиление на выходе;
программируемые девиация частоты в режиме передачи и ширина полосы в режиме приема;
автоматический контроль частоты.
MRF89XA это однокристальный многоканальный трансивер, поддерживающий работу с FSK и OOK модуляцией в безлицензионном ISM диапазоне частот 863-870МГц, 902-928МГц и 950-960МГц. Трансивер оптимизирован для микропотребляющих применений (ток потребления в режиме приема всего 3мА), что позволяет в батарейных приборах дольше работать в режиме непрерывного приема. Трансивер MRF89XA обеспечивает скорость передачи данных до 200Кб/с и имеет функции пакетной обработки данных, включая 64-х байтный FIFO буфер, распознавание входящего синхрослова, обработчик пакетов, автоматическую генерацию циклической контрольной суммы CRC и скремблирование данных.
Все критические радиочастотные функции интегрированы в микросхему MRF89XA, что минимизирует необходимое число внешних элементов. Параметры, отвечающие за радиочастотный тракт, программируются и большинство из них могут изменяться динамически. Микроконтроллер, ПАВ-фильтр, кварц на 12.8МГц и несколько пассивных элементов - это все что нужно для построения приемо-передающего узла. Трансивер MRF89XA использует несколько механизмов для снижения общего потребления и увеличения срока службы в батарейных применениях.
Трансивер MRF89XA построен по супергетеродинной архитектуре с двойным преобразованием частоты, что обеспечивает лучшее подавление соседних и зеркального канала и более полного использования отведенного частотного диапазона.
Основные характеристики MRF89XA:
Полнофункциональный FSK приемопередатчик 868/915 МГц;
питание 2, 1-3, 6 В;
интегрированный опорный генератор;
низкое энергопотребление:
3 мА - в режиме приема;
25 мА - в режиме передачи (+10 дБм);
0, 1 мкА - в режиме энергосбережения Sleep;
4-проводной SPI-интерфейс;
высокая скорость передачи:
200 кбит/с;
дифференциальный вход/выход, интегрированный усилитель мощности;
-107 дБм чувствительность (FSK);
-113 дБм чувствительность (OOK);
+12.5 дБм усиление на выходе;
Аналоговый и цифровой выход RSSI.
Приемопередатчики IEEE 802.15.4/ZigBee® 2.4Гц
MRF24J40 - однокристальный приемопередатчик, соответствующий стандарту IEEE 802.15.4 для беспроводных решений ISM диапазона 2.405 - 2.48 ГГц. Этот трансивер содержит физический (PHY) и MAC функционал.
Вкупе с микропотребляющими PIC-микроконтроллерами и готовыми стеками MiWi и ZigBee трансивер позволяет реализовать как простые (на базе стека MiWi), так и более сложные (сертифицированные для работы в сетях ZigBee) персональные беспроводные сети (Wireless Personal Area Network - WPAN) для портативных устройств с батарейным питанием.
Основные характеристики трансивера:
соответствие стандарту IEEE 802.15.4, диапазон частот 2, 405-2, 48 ГГц;
поддержка протоколов ZigBee™, MiWi P2P™ и MiWi™;
четырехпроводной SPI-интерфейс;
интегрированные тактовые генераторы 20 МГц и 32, 768 кГц;
низкое энергопотребление, режим Sleep;
аппаратная реализация CSMA-CA;
автоквитироварие (ACK);
аппаратная реализация алгоритмов шифрования AES-128;
возможность автоматизированного повтора передачи;
определение уровня принимаемого сигнала;
миниатюрный 40-выводный корпус QFN 6х6 мм.
Наличие MAC-уровня помогает уменьшить нагрузку на управляющий микроконтроллер и позволяют использовать недорогие 8-и разрядные микроконтроллеры для построения радиосетей.
Таблица 1. Радиочастотные продукты ISM диапазона
| Наименование | Модуляция | Скорость передачи, Кб/с | Диапазон частот, МГц | Выходная мощность, дБм | Чувствительность, дБм | Особенности |
| Трансиверы | ||||||
| MRF49XA | FSK | 256 | 434/868/915 | +7 | -110 | |
| MRF89XA | FSK/OOK | 200 | 868/915 | +12.5 | -107 (FSK) -113 (OOK) | Пакетная обработка, микропотребление |
| MRF24J40 | O-QPSK | 250 (IEEE 802.15.4) 625 (Turbo Mode) | 2405 - 2480 | +0 | -95 | PHY и MAC, соответствие IEEE 802.15.4, готовые стеки ZigBee, MiWi |
| Микроконтроллер с передатчиком | ||||||
| rfPIC12F675K | FSK/ASK | 40 | 290-350 | +10 | 1792 Кб Flash, 128 байт EEPROM, 64 байт RAM, 6 I/O, WDT, 1 8/16 бит таймер, 4 канала 10бит АЦП, INTSOC 4 МГц | |
| rfPIC12F675F | FSK/ASK | 40 | 380-450 | +10 | ||
| rfPIC12F675H | FSK/ASK | 40 | 850-930 | +10 | ||
| Приемники | ||||||
| rfRXD0420 | ASK, FSK, FM | 80 | 380-450 | -111 | ||
| rfRXD0920 | ASK, FSK, FM | 80 | 800-930 | -109 | ||
Готовые модули приемопередатчиков ISM диапазона
Помимо микросхем трансиверов, компания Microchip Technology Inc. предлагает готовые решения для беспроводной связи - законченные радио-модули, применение которых позволяет уменьшить сроки разработки, решить ряд вопросов по сертификации, а так же быстро реализовать малосерийные проекты. Такие радиомодули имеют на плате все необходимые для работы трансивера компоненты, имеют PCB антенну, SPI интерфейс для связи с внешним микроконтроллером. Модули выпускаются с контактами под поверхностный монтаж, полностью готовы к применению и имеют сертификацию в FCC (для применения в США), IC (для применения в Канаде) и ETSI (для применения в Европе). Модуль на базе трансивера MRF24J40 имеет два варианта, один из которых содержит встроенный входной малошумящий усилитель и усилитель выходной мощности для создания устройств с увеличенной дальностью связи.
На основе каждого из модулей так же выпускаются дочерние платы для подключения к популярным отладочным платам Explorer 16 (для работы с 16-и и 32-х разрядными контроллерами PIC24, dsPIC33 и PIC32) и Explorer 18 (для работы со всей линейкой 8-и разрядных контроллеров PIC18).
Таблица 2. Модули и отладочные платы
| Наименование модуля | Дочерняя отладочная плата (номер для заказа) | Трансивер | Частота, МГц | Выходная мощность, дБм | Чувствительность, дБм |
| AC164137-1 | MRF49XA | 433.92 | +7 | -110 | |
| AC164137-1 | MRF49XA | 868/915 | +7 | -110 | |
| MRF89XAM8A | AC164138-1 | MRF89XA | 868 | +12.5 | -113 |
| MRF89XAM9A | AC164138-2 | MRF89XA | 915 | +12.5 | -113 |
| MRF24J40MA-I/RM | AC164134 AC163028 | MRF24J40 | 2405 - 2480 | +0 | -94 |
| MRF24J40MB-I/RM | AC164134-2 | MRF24J40 | 2405 - 2480 2400 | +20 | -102 |
| Отладочные комплекты | |||||
| Наименование | Номер для заказа | Трансивер | Состав комплекта | ||
| PICDEM Z | DM163027-5 | MRF24J40 | 2 платы с PIC18LF4620 2 радиоплаты с MRF24J40 Анализатор протоколов Zena | ||
Программная поддержка
На сайте компании www.microchip.com/wireless можно найти всю документацию, последние версии стеков протоколов, а также примеры применения, диагностическое ПО для ПК и соответствующие "прошивки" для микроконтроллеров, рекомендации по настройке сети, подбор оптимальной формы антенн и т. п.
Стеки протоколов MiWi и ZigBee
Компания Microchip, являясь членом ZigBee Альянса, предлагает сертифицированную ZigBee совместимую платформу (ZigBee Compliant Platform - ZCP) для стеков протоколов ZigBee® PRO, ZigBee RF4CE и ZigBee Residential. ZigBee совместимая платформа это хорошая отправная точка для начала разработки продуктов, совместимых и соответствующих спецификации ZigBee.
ZigBee совместимая платформа состоит из соответствующих стандартам IEEE 802.15.4 трансиверов и модулей MRF24J40/MA/MB, микроконтроллеров семейств PIC18, PIC24, dsPIC и PIC32, а так же сертифицированных стеков протоколов.
Компания Microchip предоставляет Zigbee Smart Energy Profile (SEP), который, наряду с Smart Energy Profile, включает стек ZigBee PRO и библиотеку ZigBee Cluster Library. Используя предоставляемый Microchip профиль Smart Energy Profile, разработчики получают легкий способ разработки приложений для реализации беспроводных домашних сетей для контроля и учета расхода ресурсов и управления умной бытовой техникой.