Yksinkertaista IoT-tuotteiden suunnittelua ja sertifiointia moniprotokollapohjaisilla langattomilla moduuleilla

Kirjoittaja Steven Keeping

Julkaisija DigiKeyn kirjoittajat Pohjois-Amerikassa

Langaton yhteys mahdollistaa sen, että suunnittelijat voivat luoda tyhmistä tuotteista älykkäitä, integroituja esineiden internetin (Internet of Things, IoT) elementtejä, jotka voivat lähettää dataa pilveen tekoälypohjaista (AI) analysointia varten. Lisäksi laitteet voivat vastaanottaa sen kautta OTA (over-the-air) -ohjeita, laiteohjelmistopäivityksiä ja tietoturvaparannuksia.

Langattoman yhteyden lisääminen tuotteeseen ei ole kuitenkaan aivan yksinkertaista. Ennen kuin suunnitteluvaihe voidaan edes aloittaa, suunnittelijoiden on valittava langaton protokolla, mikä voi olla haastavaa. Useat langattomat standardit toimivat esimerkiksi suositulla, lisenssivapaalla 2,4 gigahertsin (GHz) taajuuskaistalla. Kukin näistä standardeista tarkoittaa kompromissia kantaman, tiedonsiirtonopeuden ja virrankulutuksen suhteen. Kaikkein parhaan protokollan valitseminen haluttuun sovellukseen edellyttää sen vaatimusten huolellista evaluointia protokollan ominaisuuksiin verrattuna.

Vaikka modernit lähetin-vastaanottimet ovat pitkälle integroituja, radiotaajuuspiirin (RF) suunnittelu on haaste monille suunnitteluryhmille, mikä voi johtaa kustannusten ja aikataulun ylityksiin. Lisäksi RF-tuote täytyy sertifioida käyttöä varten, mikä voi itsessään olla kompleksinen ja aikaa vievä prosessi.

Yksi ratkaisu on perustaa suunnittelu sertifioituun moduuliin, joka käyttää moniprotokollapohjaista järjestelmäpiiriä (SoC). Näin vältetään kompleksinen erilliskomponentteihin perustuva RF-suunnittelu, ja langattoman protokollan valinta on joustavaa. Tämä moduulityyppinen lähestymistapa tarjoaa suunnittelijoille valmiin langattoman ratkaisun, joka helpottaa huomattavasti langattoman yhteyden integrointia tuotteisiin ja sertifioinnin saantia.

Tässä artikkelissa tarkastellaan langattoman yhteyden tarjoamia etuja, eräiden tärkeimpien 2,4 GHz:n langattomien protokollien vahvuuksia, analysoidaan lyhyesti laitteistosuunnitteluun liittyviä ongelmia ja esitellään Würth Elektronikin sopiva RF-moduuli. Artikkelissa käsitellään myös globaalien säädösten täyttämiseen vaadittavaa sertifiointiprosessia, tarkastellaan sovellusohjelmistojen kehittämistä ja esitellään ohjelmistokehityssarja (SDK), joka auttaa suunnittelijoita pääsemään alkuun moduulin parissa.

Moniprotokollapohjaisten lähetin-vastaanottimien edut

Yksikään yksittäinen lyhyen kantaman langaton sektori ei ole hallitsevassa asemassa, koska kuhunkin niistä liittyy kompromisseja kohdevaatimusten täyttämiseksi. Esimerkiksi pidempi kantama ja/tai korkeampi tiedonsiirtonopeus merkitsee suurempaa virrankulutusta. Muita tärkeitä huomioon otettavia tekijöitä ovat häiriönsietokyky, tuki mesh-verkoille ja tuki internet-protokollalle (IP).

Erilaisten vakiintuneiden lyhyen kantaman langattomien tekniikoiden joukossa on kolme selvää johtajaa: Bluetooth Low Energy (Bluetooth LE), Zigbee ja Thread. Niillä on joitakin yhtäläisyyksiä IEEE 802.15.4 -spesifikaatiosta saadun yhteisen DNA:n vuoksi. Kyseinen spesifikaatio kuvailee fyysisen (PHY) ja MAC (Media Access Control) -kerroksen alhaisen datanopeuden henkilökohtaisille langattomille verkoille (WPAN). Nämä tekniikat toimivat yleensä taajuudella 2,4 GHz, vaikka Zigbeestä on olemassa joitakin alle GHz:n taajuuksia käyttäviä muunnelmia.

Bluetooth LE sopii IoT-sovelluksiin, kuten älykotien antureihin, missä tiedonsiirtonopeus on vaatimaton ja tiedonsiirtoja tapahtuu harvoin (kuva 1). Bluetooth LE:n yhteentoimivuus useimpien älypuhelinten Bluetooth-sirujen kanssa on myös suuri etu kuluttajille suunnatuissa sovelluksissa, kuten puettavissa laitteissa. Teknologian keskeisiä haittapuolia ovat pilvipalveluun yhdistämiseen tarvittavan kalliin ja paljon virtaa vaativan yhdyskäytävän tarve sekä kömpelö mesh-verkkotoiminta.

Kuva: Bluetooth LE sopii hyvin älykotien antureihinKuva 1: Bluetooth LE soveltuu hyvin älykodin antureihin, kuten kamerat ja termostaatit. Sen yhteentoimivuus älypuhelinten kanssa helpottaa yhteensopivien tuotteiden konfigurointia. (Kuvan lähde: Nordic Semiconductor)

Myös Zigbee on hyvä valinta pienitehoisiin ja alhaisen tiedonsiirtonopeuden sovelluksiin teollisuusautomaatiossa, kaupallisessa ja kotikäytössä. Sen tiedonsiirtonopeus on pienempi kuin Bluetooth LE -protokollan, mutta kantama ja virrankulutus ovat samanlaiset. Zigbee ei ole yhteentoimiva älypuhelinten kanssa, eikä se tarjoa natiivia IP-tukea. Zigbeen keskeinen etu on se, että se on suunniteltu alusta alkaen mesh-verkkoja varten.

Samoin kuin Zigbee, Thread käyttää IEEE 802.15.4 PHY- ja MAC-ohjaimia. Lisäksi se on suunniteltu tukemaan suuria, jopa 250 laitteen mesh-verkkoja. Thread eroaa Zigbeestä siinä, että se käyttää 6LoWPAN-tekniikkaa (IPv6:n ja pienitehoisten WPAN:ien yhdistelmää), mikä helpottaa sen yhdistämistä muihin laitteisiin ja pilvipalveluun, vaikka se tapahtuukin verkon reunalaitteen eli reunareitittimen kautta. (Katso ”A Brief Guide to What Matters in Short-Range Wireless Technologies”. (Lyhyt opas lyhyen kantaman langattomien tekniikoiden ratkaiseviin ominaisuuksiin).

Vaikka standardeihin perustuvat protokollat ovat hallitsevassa asemassa, 2,4 GHz:n valmistajakohtaisille protokollille on edelleen olemassa oma markkinarakonsa. Vaikka tällaisten protokollien yhteydet rajoittuvatkin muihin saman valmistajan sirulla varustettuihin laitteisiin, ne voidaan hienosäätää virrankulutuksen, kantaman, häiriönsietokyvyn tai muiden tärkeiden toimintaparametrien optimoimiseksi. IEEE 802.15.4 PHY ja MAC voivat tukea täydellisesti 2,4 GHz:n valmistajakohtaista langatonta tekniikkaa.

Näiden kolmen lyhyen kantaman protokollan suosio ja 2,4 GHz:n valmistajakohtaisen tekniikan tarjoama joustavuus vaikeuttavat sopivan ja mahdollisimman monenlaisiin sovelluksiin soveltuvan protokollan valitsemista. Aiemmin suunnittelija joutui valitsemaan yhden langattoman tekniikan ja sen jälkeen suunnittelemaan tuotteen uudelleen, jos eri protokollaa käyttävälle vaihtoehdolle oli kysyntää. Koska protokollat käyttävät kuitenkin samanlaiseen arkkitehtuuriin perustuvia PHY-kerroksia ja toimivat 2,4 GHz:n taajuuskaistalla, monet piituotteiden valmistajat tarjoavat moniprotokollapohjaisia lähetin-vastaanottimia.

Nämä sirut mahdollistavat saman laitteiston uudelleenkonfiguroinnin monille protokollille yksinkertaisesti lataamalla uusi ohjelmisto. Vielä parempaa on se, että tuote voidaan toimittaa valmiiksi useilla ohjelmistopinoilla, joita voidaan vaihtaa mikrokontrolleriyksiköllä (MCU). Näin esimerkiksi Bluetooth LE -tekniikkaa voitaisiin käyttää älykodin termostaatin konfigurointiin älypuhelimella ennen kuin laite vaihtaa protokollaa Thread-verkkoon liittymiseksi.

Nordic Semiconductorin järjestelmäpiiri nRF52840 tukee Bluetooth LE-, Bluetooth mesh-, Thread-, Zigbee-, IEEE 802.15.4-, ANT+- ja 2,4 GHz:n valmistajakohtaisia pinoja. Nordic-järjestelmäpiiriin on integroitu myös RF-protokollasta ja sovellusohjelmistosta vastaava Arm® Cortex®-M4 -mikrokontrolleri sekä 1 megatavun (Mt) flash-muisti ja 256 kilotavun (Kt) RAM-muisti. Järjestelmäpiiri tarjoaa Bluetooth LE -tilassa enintään 2 megabitin raakadatanopeuden sekunnissa (Mb/s). Lähetysvirta on 3 voltin DC-tulojännitteellä 5,3 milliampeeria (mA) 0 desibelin teholla (perustuen 1 milliwatin (dBm) lähtötehoon), ja vastaanottovirta (RX) on 6,4 mA raakadatanopeudella 1 Mt/s. Järjestelmäpiirin nRF52840 maksimi lähetysteho on +8 dBm ja herkkyys −96 dBm (Bluetooth LE nopeudella 1 Mt/s).

Hyvän RF-suunnittelun merkitys

Vaikka Nordicin nRF52840:n kaltaiset langattomat järjestelmäpiirit ovat erittäin suorituskykyisiä komponentteja, niiden RF-suorituskyvyn maksimointi vaatii silti huomattavaa suunnittelutaitoa. Insinöörin täytyy erityisesti ottaa huomioon sellaiset tekijät kuin virtalähteen suodatus, ulkoiset kideajoituspiirit, antennien rakenne ja sijoittelu sekä ennen kaikkea impedanssisovitus.

Tärkein hyvän RF-piirin huonosta erottava parametri on sen impedanssi (Z). Korkeissa taajuuksissa, kuten lyhyen kantaman radioyhteyksissä käytettävällä 2,4 GHz -kaistalla, impedanssi on RF-johtimen tietyssä pisteessä yhteydessä kyseisen johtimen ominaisimpedanssiin, joka puolestaan on riippuvainen piirilevyn substraatista, johtimen mitoista, sen etäisyydestä kuormaan ja kuorman impedanssista.

On havaittu, että kun kuormaimpedanssi – joka on lähetysjärjestelmässä antenni ja vastaanottojärjestelmässä lähetin-vastaanotin-järjestelmäpiiri – on yhtä suuri kuin ominaisimpedanssi, johtimen mitattu impedanssi pysyy samana kaikilla etäisyksillä kuormasta. Tämä minimoi johtohäviöt, ja maksimiteho siirtyy lähettimestä antenniin, mikä parantaa robustisuutta ja kantamaa. Tämän vuoksi on hyvä suunnittelukäytäntö rakentaa sovituspiiri, jolla varmistetaan, että RF-laitteen impedanssi on yhtä suuri kuin piirilevyn johtimen ominaisimpedanssi. (Katso ”Bluetooth 4.1, 4.2 and 5 Compatible Bluetooth Low Energy SoCs and Tools Meet IoT Challenges (Part 2) (Bluetooth 4.1-, 4.2- ja 5 -yhteensopivat Bluetooth Low Energy -järjestelmäpiirit ja työkalut vastaavat IoT-haasteisiin (osa 2)”.)

Sovituspiiri koostuu yhdestä tai useammasta shuntti-induktiokelasta ja sarjakondensaattoreista. Suunnittelijan haasteena on valita paras verkkotopologia ja parhaat komponenttiarvot. Valmistajat tarjoavat usein simulointiohjelmistoja, joiden tehtävänä on helpottaa sovituspiirin suunnittelua. Mutta vaikka hyviä suunnittelusääntöjä noudatettaisiinkin, tuloksena olevan piirin RF-suorituskyky voi usein tuottaa pettymyksen riittämättömän kantaman ja luotettavuuden vuoksi. Tämä johtaa useisiin suunnitteluiteraatioihin sovituspiirin parantamiseksi (kuva 2).

Kaavio: Nordicin järjestelmäpiiri nRF52840 vaatii ulkoisen piirin (suurenna klikkaamalla)Kuva 2: Nordicin järjestelmäpiiri nRF52840 vaatii ulkoisen piirin, jotta sen toimintoja voidaan hyödyntää. Ulkoisiin piireihin kuuluvat tulojännitteen suodatus, ulkoinen kideajoituksen tuki ja järjestelmäpiirin antennin (ANT) nastaan liitetty impedanssin sovituspiiri järjestelmäpiirin ja antennin välillä. (Kuvan lähde: Nordic Semiconductor)

Moduulin tarjoamat edut

Lyhyen kantaman langattoman piirin suunnittelu erilliskomponentteja käyttämällä tarjoaa joitakin etuja, joita ovat erityisesti alhaisemmat materiaalikustannukset (BoM) ja tilansäästöt. Vaikka suunnittelija noudattaisikin jotakin materiaalitoimittajien monista erinomaisista referenssimalleista, muut tekijät, kuten komponenttien laatu ja toleranssit, piirilevyn layout ja substraatin ominaisuudet sekä päätelaitteen kotelo, voivat kuitenkin vaikuttaa merkittävästi RF-suorituskykyyn.

Vaihtoehtoinen lähestymistapa on perustaa langaton yhteys kolmannen osapuolen moduuliin. Moduulit ovat täysin koottuja, optimoituja ja testattuja ratkaisuja, jotka mahdollistavat välittömän langattoman yhteyden. Useimmissa tapauksissa moduuli on valmiiksi sertifioitu käyttöön globaaleilla markkinoilla, mikä säästää suunnittelijalta RF-säädösten mukaiseen sertifiointiin kuluvaa aikaa ja rahaa.

Moduulien käyttöön liittyy joitakin huonoja puolia. Niitä ovat korkeammat kustannukset (volyymista riippuen), lopputuotteen suurempi koko, riippuvuus yhdestä toimittajasta ja sen kyvystä toimittaa suuria määriä sekä (joskus) käytettävissä olevien nastojen pieni määrä suhteessa järjestelmäpiiriin, johon moduuli perustuu. Jos suunnittelun helppous ja nopeampi markkinoilletuontiaika ovat kuitenkin näitä huonoja puolia tärkeämpiä, moduuli on oikea ratkaisu.

Yksi esimerkki, jonka ytimenä käytetään Nordicin järjestelmäpiiriä nRF52840, on Würth Elektronikin 2,4 GHz:n radiomoduuli Setebos-I 2611011024020. Kompaktin moduulin mitat ovat 12 × 8 × 2 millimetriä (mm), siihen kuuluu sisäänrakennettu antenni, sähkömagneettiset häiriöt minimoiva suojus ja laiteohjelmisto, joka tukee Bluetooth 5.1 -protokollaa sekä asiakaskohtaisia 2,4 GHz:n protokollia (kuva 3). Kuten edellä on kuvattu, moduulin ytimenä toimiva järjestelmäpiiri voi tukea myös Thread- ja Zigbee-tekniikoita, jos siihen lisätään sopiva laiteohjelmisto.

Kaaviossa Würth Elektronikin 2,4 GHz:n radiomoduuli Setebos-IKuva 3: 2,4 GHz:n radiomoduuli Setebos-I on pienikokoinen ja siihen kuuluu sisäänrakennettu antenni sekä suojus EMI-häiriöiden rajoittamiseksi. (Kuvan lähde: Würth Elektronik)

Moduulin syöttöjännite on 1,8–3,6 volttia, ja se kuluttaa lepotilassa vain 0,4 mikroampeeria (µA). Sen toimintataajuus kattaa ISM (Industrial, Scientific and Medical) -kaistan, jonka keskipiste on 2,44 GHz (2402–2480 GHz). Ihanteellisissa olosuhteissa näköyhteydellä ja lähtöteholla 0 dBm lähettimen ja vastaanottimen välinen kantama on jopa 600 metriä (m) ja Bluetooth LE:n maksimi tiedonsiirtonopeus on 2 Mt/s. Moduuliin kuuluu sisäänrakennettu neljännesaallonpituuden (3,13 cm) antenni, mutta kantamaa on myös mahdollista kasvattaa liittämällä ulkoinen antenni moduulin edellä mainittuun ANT-liitäntään (kuva 4).

Kaaviossa Würth Elektronikin 2,4 GHz:n radiomoduuli Setebos-IKuva 4: 2,4 GHz:n Setebos-I-radiomoduuliin kuuluu nasta ulkoista antennia (ANT) varten radiokantaman laajentamiseksi. (Kuvan lähde: Würth Elektronik)

Setebos-I-radiomoduuli tarjoaa pääsyn nRF52840-järjestelmäpiirin nastoihin juotospisteiden kautta. Taulukossa 1 luetellaan kunkin moduulinastan tehtävä. Nastat B–B6 ovat ohjelmoitavia GPIO-nastoja, jotka ovat hyödyllisiä esimerkiksi lämpötila-, kosteus- ja ilmanlaatuantureiden liittämiseen.

Nasta Juotospiste Kuvaus I/O
MODE_1 9 Toimintatilanasta Tulo
BUSY 10 Varattu-nasta Lähtö
LED_1 11 RF-lähetysindikaatio Lähtö
LED_2 12 RF-vastaanottoindikaatio Lähtö
UTXD 13 UART-lähetys Lähtö
URXD 14 UART-vastaanotto Tulo
/RTS 15 Lähetyspyyntö Lähtö
/CTS 16 Valmis lähetystä varten Tulo
WAKE_UP 17 Herätys lepotilasta Tulo
GND 18 Negatiivinen syöttöjännite Syöttö
RPS B1 Radioprotokollan valinta (valmistajakohtainen tai Bluetooth Low Energy 5.1). Tulo
B2 B2 Ohjelmoitava GPIO I/O
B3 B3 Ohjelmoitava GPIO I/O
B4 B4 Ohjelmoitava GPIO I/O
B5 B5 Ohjelmoitava GPIO I/O
B6 B6 Ohjelmoitava GPIO I/O

Taulukko 1: Kuvassa esitetään 2,4 GHz:n Setebos-I-radiomoduulin nastamerkinnät. Ledilähtöjä voidaan käyttää radiolähetyksen ja -vastaanoton indikoimiseen. (Kuvan lähde: Würth Elektronik)

Lyhyen kantaman langattomien tuotteiden sertifiointi

Vaikka 2,4 GHz on lisenssivapaa taajuusalue, tällä kaistalla toimivien radiolaitteiden tulee silti täyttää paikalliset määräykset, kuten Yhdysvaltain liittovaltion viestintäkomission (FCC), eurooppalaisen vaatimustenmukaisuusvakuutuksen (CE) tai japanilaisen Telecom Engineering Centerin (TELEC) asettamat vaatimukset. Määräysten läpäisy vaatii tuotteen toimittamista testattavaksi ja sertifioitavaksi, mikä voi olla kallista ja viedä paljon aikaa. Jos RF-tuote ei läpäise jotakin testin osaa, sille on tehtävä täysin uusi hakemus. Jos moduulia aiotaan käyttää Bluetooth-tilassa, se tarvitsee myös Bluetooth Special Interest Groupin (SIG) Bluetooth-luetteloinnin.

Moduulia käyttävä lopputuote ei saa sertifiointia automaattisesti moduulin sertifioinnin myötä. Lopputuotteiden sertifiointi tarkoittaa tällöin kuitenkin yleensä vain paperityötä laajan uudelleentestauksen sijasta – edellyttäen, ettei tuotteissa käytetä muita langattomia komponentteja, kuten Wi-Fi. Sama pätee yleensä myös Bluetooth-luetteloinnin saantiin. Kun moduulia käyttävät tuotteet on sertifioitu, niiden etiketissä esitetään FCC-, CE- ja muut tarvittavat tunnistenumerot (kuva 5).

Kuvassa esimerkki Würth Elektronikin Setebos-I-moduuliin kiinnitetystä tunniste-etiketistäKuva 5: Esimerkki Setebos-I-moduuliin kiinnitetystä tunniste-etiketistä, joka osoittaa, että se on läpäissyt CE- ja FCC-standardien vaatiman RF-sertifioinnin. Sertifiointi voidaan yleensä siirtää lopputuotteelle ilman uusintatestausta pelkän paperityön kautta. (Kuvan lähde: Würth Elektronik)

Moduulivalmistajat hankkivat tyypillisesti moduuleilleen RF-sertifioinnin (ja tarvittaessa Bluetooth-luetteloinnin) niille alueille, joilla ne aikovat myydä tuotteita. Würth Elektronik on tehnyt tämän Setebos-I-radiomoduulille, vaikka se edellyttääkin laiteen käyttämistä tehdasohjelmiston kanssa. Moduuli on esisertifioitu Bluetooth-käyttöön, mikäli sitä käytetään Nordicin S140 Bluetooth LE -tehdaspinon kanssa tai yrityksen nRF Connect SDK -ohjelmistokehityssarjan kautta saadun pinon kanssa.

Würthin ja Nordicin laiteohjelmisto on vakaa ja luotettava kaikkiin sovelluksiin. Jos suunnittelija kuitenkin päättää ohjelmoida moduulin uudelleen joko avoimen standardin mukaisella Bluetooth LE- tai 2,4 GHz:n valmistajakohtaisella pinolla tai vaihtoehtoisen kaupallisen toimittajan pinolla, sertifiointiohjelmat on aloitettava alusta aiottuja käyttöalueita varten.

Kehitystyökalut Setebos-I-radiomoduulia varten

Nordicin nRF Connect SDK tarjoaa kokeneille kehittäjille kattavan suunnittelutyökalun sovellusohjelmistojen kehittämiseksi nRF52840-järjestelmäpiirille. nRF Connect for VS Code -laajennus on suositeltava integroitu kehitysympäristö (IDE) nRF Connect SDK -ohjelmistokehityssarjan käyttöä varten. nRF Connect SDK -ohjelmistokehityssarjan avulla nRF52840-järjestelmäpiiriin on myös mahdollista ladata vaihtoehtoinen Bluetooth LE- tai 2,4 GHz:n valmistajakohtainen protokolla. (Katso edellä olevat kommentit siitä, miten tämä vaikuttaa moduulin sertifiointiin).

nRF Connect SDK -ohjelmistokehityssarjaa voi käyttää yhdessä nRF52840 DK -kehityssarjan kanssa (kuva 6). Laitteisto on varustettu nRF52840-järjestelmäpiirillä, ja se tukee prototyyppikoodin kehittämistä ja testausta. Kun sovellusohjelmisto on valmis, nRF52840 DK -kehityssarja voi toimia J-LINK-ohjelmointilaitteena koodin siirtämiseksi Setebos-I-radiomoduulin nRF52840:n flash-muistiin moduulin SWDCLK- ja SWDIO-nastojen kautta.

Kuvassa Nordicin nRF52840 DKKuva 6: Nordicin nRF52840 DK -kehityssarjaa voidaan käyttää sovellusohjelmistojen kehittämiseen ja testaamiseen. Kehityssarjaa voidaan tällöin käyttää koodin siirtämiseen toisiin nRF52840-järjestelmäpiireihin, kuten Setebos-I-moduuliin. (Kuvan lähde: Nordic Semiconductor)

Nordicin kehitystyökaluilla laaditut sovellusohjelmistot on suunniteltu suoritettaviksi nRF52840-järjestelmäpiiriin sulautetussa Arm Cortex-M4 -mikrokontrollerissa. Lopputuotteessa saattaa kuitenkin olla valmiiksi toinen mikrokontrolleri, jota kehittäjä haluaa käyttää sovelluskoodin suorittamiseen ja langattoman yhteyden valvontaan. Vaihtoehtoisesti kehittäjä saattaa tuntea paremmin muiden suosittujen isäntämikroprosessorien, kuten STMicroelectronics STM32F429ZIY6TR, kehitystyökalut. Tämäkin prosessori perustuu Arm Cortex-M4 -ytimeen.

Würth Elektronik tarjoaa Wireless Connectivity SDK -ohjelmistokehityssarjan, jonka avulla ulkoinen isäntämikroprosessori voi suorittaa sovellusohjelmistoa ja valvoa nRF52840-järjestelmäpiiriä. SDK on joukko ohjelmistotyökaluja, jotka mahdollistavat yrityksen langattomien moduulien nopean ohjelmistointegroinnin moniin suosittuihin prosessoreihin, kuten STM32F429ZIY6TR-siru. SDK koostuu C-ajureista ja -esimerkeistä, jotka käyttävät kyseisen alustan UART-, SPI- tai USB-oheislaitteita kommunikointiin laitteeseen liitetyn radiolaitteen kanssa (kuva 7). Kehittäjä yksinkertaisesti siirtää SDK:n C-koodin isäntäprosessoriin. Tämä lyhentää merkittävästi radiomoduulin ohjelmistorajapinnan suunnitteluun kuluvaa aikaa.

Kuvassa Würth Elektronik Wireless Connectivity SDK -ajuriKuva 7: Wireless Connectivity SDK -ajuri helpottaa kehittäjille Setebos-I-radiomoduulin ohjausta UART-portin kautta käytettäessä ulkoista isäntämikroprosessoria. (Kuvan lähde: Würth Elektronik)

Setebos-I-radiomoduuli käyttää ”komentorajapintaa” konfigurointi- ja käyttötehtäviin. Tämä rajapinta tarjoaa jopa 30 komentoa, joilla voidaan suorittaa erilaisia tehtäviä, kuten päivittää erilaisia laiteasetuksia, lähettää ja vastaanottaa dataa ja asettaa moduuli johonkin eri virransäästötiloista. Laitteeseen liitetyn radiolaitteen täytyy olla komentotilassa, jotta Wireless Connectivity SDK -ohjelmistokehityssarjaa voidaan käyttää.

Yhteenveto

Yksittäisen langattoman protokollan valinta verkkoon kytkettävää tuotetta varten voi olla hankalaa, ja vieläkin haastavampaa on suunnitella radiopiiri tyhjästä. Radiomoduuli, kuten Würth Elektronikin Setebos-I, tarjoaa sekä joustavuutta protokollan valintaan että myös valmiin yhteysratkaisun, joka täyttää eri käyttöalueiden lakisääteiset vaatimukset. Sebetos-1-moduulin mukana toimitetaan Würthin Wireless Connectivity SDK -ohjelmistokehityssarja, joka mahdollistaa moduulin helpon ja nopean ohjauksen suunnittelijoiden valitsemalla isäntämikrokontrollerilla.

DigiKey logo

Disclaimer: The opinions, beliefs, and viewpoints expressed by the various authors and/or forum participants on this website do not necessarily reflect the opinions, beliefs, and viewpoints of DigiKey or official policies of DigiKey.

Tietoja kirjoittajasta

Image of Steven Keeping

Steven Keeping

Steven Keeping toimii avustavana kirjoittajana DigiKey Electronicsille. Hän suoritti HNC-tutkinnon sovelletussa fysiikassa Bournemouthin yliopistossa Englannissa ja diplomi-insinöörin tutkinnon Brightonin yliopistossa Englannissa. Tämän jälkeen hän aloitti seitsenvuotisen uran elektroniikan tuotantoinsinöörinä yrityksissä Eurotherm ja BOC. Viimeiset kaksi vuosikymmentä Steven on työskennellyt teknologiajournalistina ja julkaisijana. Steven muutti Sydneyhyn vuonna 2001 voidakseen ajaa katu- ja maastopolkupyöriä ympäri vuoden, ja hän työskenteli Australian Electronics Engineering -julkaisun päätoimittajana. Steven siirtyi freelance-journalistiksi vuonna 2006 ja hänen erityisosaamiseensa kuuluvat RF, ledit ja tehonhallinta.

Tietoja tästä julkaisijasta

DigiKeyn kirjoittajat Pohjois-Amerikassa