Подписка на новости

Опрос

Нужно ли ввести комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

2007 №4

Радиомодули Radiotronix для диапазонов 433/868/915 МГц

Пронин Александр


В статье дается краткий обзор радиомодулей Radiotronix для применений в самых популярных частотных диапазонах.

Введение

Американская компания Radiotronix пришла на российский рынок электронных компонентов сравнительно недавно. Radiotronix базируется в штате Оклахома, США. Там же находятся дизайн-центр и производство радиомодулей. Компания обладает большой мировой дистрибьюторской сетью.

Сразу оговоримся, Radiotronix не является производителем микросхем. Компания специализируется только на производстве готовых функционально законченных радиомодулей на базе однокристальных высокочастотных трансиверов всемирно известных производителей, таких как Analog Devices, Freescale и Semtech. Поэтому компания имеет с ними специальные стратегические соглашения. При интеграции радиомодуля в конечное устрой ство от разработчика требуются только самые минимальные знания по высокочастотной схемотехнике. Попробуем разобраться в достаточно большой номенклатурной линейке Radiotronix.

Что выбрать?

Компания предлагает широчайшую линию компонентов для беспроводных решений в нелицензируемых частотных диапазонах 433/868/915 МГц, состоящую из модулей передатчиков, приемников, модулей ZigBeeready, интеллектуальных модулей приемопередатчиков, базовых станций, отладочных комплектов и, конечно, антенн различных технологий и исполнений. Спектр продукции настолько широк, что позволяет полностью удовлетворить запросы самых требовательных разработчиков.

Разгружаем управляющий микроконтроллер

Одним из преимуществ радиомодулей Radiotronix является их интеллектуальность. Большинство модулей и базовых станций содержат встроенный микропроцессор, управляющий радиотрансивером, в котором реализованы как протоколы физического уровня с помехоустойчивым кодированием, так и протоколы верхнего уровня для быстрого построения беспроводных сетей передачи данных.

Параметры физического уровня и уровня доступа к среде легко конфигурируются специальной утилитой, что обеспечивает быструю и удобную адаптацию модуля к системе. Такой подход освобождает ресурсы управляющего микроконтроллера для других целей, сокращает сроки разработки и тестирования конечного устройства.

Radiotronix предлагает два типа интеллектуальных радиомодулей с разными технологиями передачи данных:

  • DTS (Digital Transmitting System) — цифровая система передачи;
  • FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) — расширение спектра со скачкообразным изменением частоты.

В режиме DTS используется двухуровневая модуляция FSK с непрерывной фазовой функ цией (2 Level Continuous Phase Frequency Shift Keying — 2CPFSK). Протокол Radiotronix может обслуживать не только топологию сети типа «точка – точка», но и топологию «звезда». В этом случае модуль будет работать по схеме множественного доступа с контролем несущей (Сarrier Sense Multiple Access, CSMA).

Каждое подключенное к сети конечное устройство (end point — EP) сначала прослушивает канал и только потом передает, таким образом избегая коллизий. Всего доступно шесть свободных каналов при широкополосной передаче данных и четыре — при узкополосной. Такой подход не требует синхронизации. Если оконечное устройство получает информацию о занятости канала, происходит сброс на некоторый период времени до выполнения следующей операции.

Пример использования радиомодулей Wi.232xx в беспроводной сети
Рабочее окно конфигурирования интеллектуальных радиомодулей серий Wi.232xxx
Структурная схема модулей с технологией DTS

Технология FHSS подразумевает распределение энергии по временному интервалу посредством деления спектра на каналы, причем переключение между ними происходит в псевдослучайной последовательности (кода перескоков), известной как приемнику, так и передатчику.

Структурная схема модулей с технологией FHSS

Для обеспечения синхронизации нового подключения к сети ведущее устройство периодически посылает сигнал запроса. Время синхронизации зависит от периода сигналов запроса и числа каналов. В режиме FHSS также используется схема множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий в каждом из каналов. Технология FHSS обеспечивает хорошую конфиденциальность и помехозащищенность передачи данных по радиоканалу.

Попробуем обобщить некоторые важные преимущества интеллектуальных модулей Radiotronix:

  • Прозрачный UART для хост-контроллера, беспроводная замена интерфейсов RS-232/422/485.
  • Встроенный микроконтроллер с NVRAM.
  • Готовый протокол обмена данными и запрограммированные радионастройки.
  • Цифровая передача данных на нелицензированных частотах на скорости до 115 200 кбит/с.
  • Для интеграции не требуется знаний в области ВЧ.
  • Возможность быстрого построения радиосетей передачи данных.
  • Используются высокотехнологичные радиотрансиверы XE12xx, ADF7020.
  • Промышленный рабочий температурный диапазон.
  • Высокая надежность.

Новая жизнь радиомодулей DP1203 и DP1205 от Semtech

Внешний вид радиомодуля DPxxxx

Многие российские производители радиоэлектронной аппаратуры давно и успешно применяют в своих разработках радиомодули Semtech DP1203 и DP1205. В октябре 2007 года компания Semtech объявила о передаче производства этих модулей на производственные мощности компании Radiotronix в штате Оклахома.

При этом никаких аппаратных изменений как в самих радиомодулях, так и в документации не произошло. По специальному стратегическому соглашению с Semtech, Radiotronix обязуется не только производить радиомодули, но и осуществлять техническую поддержку как старых, так и новых проектов через сеть своих дистрибьюторов.

Таблица 1. Встраиваемые интеллектуальные цифровые радиомодули
Встраиваемые интеллектуальные цифровые радиомодули

К сведению разработчиков в таблице 2 приведем список радиомодулей DP1203 и DP1205 от Semtech и заменяющих их радиомодулей.

Таблица 2. Взаимозаменяемые модули
Взаимозаменяемые модули

ZigBee. Теперь легально

Типичные топологии беспроводных сетей стандарта ZigBee

Документ ГКРЧ «Приложение 2 к решению ГКРЧ от 7 мая 2007 г. № 07-20-03-001» фактически открыл для ZigBee-решений в Россию. Отныне допускается использование на территории России радиомодулей стандарта ZigBee в диапазонах 2400–2483,5 МГц с выходной мощностью до 100 мВт без получения специальных разрешений на их использование. Это открывает большие возможности для построения беспроводных сетей ZigBee большой емкости.

Для построения сетей ZigBee компания Radiotronix предлагает ZigBee-Ready модули Wi.FS24-100ST с регулируемой программно до 100 мВт повышенной выходной мощностью, а также встроенной печатной F-антенной, имеющей круговую диаграмму направленности.

Внешний вид модуля Wi.FS24-100ST

При максимальной выходной мощности 100 мВт и условиях прямой видимости модуль Wi.FS24-100ST позволяет наладить устойчивую радиосвязь на расстояниях до одного километра. Модуль Wi.FS24-100ST построен на чипсетах от Freescale.

Сам термин ZigBee-Ready означает, что модуль уже содержит запрограммированные сетевые уровни MAC и PHY (логические и физические) ZigBee, что позволяет быстро строить беспроводные сети с топологией «точка – многоточка», возможностей которых во многих случаях бывает достаточно для конечного приложения.

Если разработчику потребуется построить более сложные топологии, то существует подробная документация, описывающая, как можно свободно встроить Freescale BeeStack в модуль Wi.FS24-100ST, превратив такой модуль в маршрутизатор, координатор или конечное устройство.

Примеры рабочих окон конфигурационной утилиты для ZigBee-модулей Wi.FS24-100ST

Для работы и конфигурации модуля существует бесплатная утилита Freestar Test Tool, позволяющая назначать или менять сетевые, радиочастотные и другие настройки, сохранив их в энергонезависимой памяти модуля, а также проводить сеансы связи. И, конечно, Radiotronix предлагает недорогие отладочные комплекты ZigBee, куда входят материнские платы, два модуля и компакт-диск с документацией.

Там, где требуется простота и надежность

Дальность связи, высокая скорость передачи данных, поддержка сетевых режимов, а также богатый набор дополнительных опций иногда бывают избыточными для реализации той или иной задачи.

Существует широкий круг устройств, которые работают на расстоянии от одного до нескольких сотен метров, которые решают различные задачи просто, легко и с высокой надежностью. Этот сектор электроники, как правило, очень чувствителен к цене.

В качестве примера можно привести системы дистанционного управления в автомобильной промышленности (автосигнализации, брелки управления замками дверей), дистанционное включение/выключение каких-либо нагрузок и т. п.

Для этих целей Radiotronix выпускает линейку недорогих модулей передатчиков и приемников с амплитудной модуляцией, а также интересный отладочный комплект, уникальный по возможностям и цене.

Для изучения и оценки модулей передатчиков и приемников диапазона 433 МГц Radiotronix предлагает универсальный отладочный комплект RK-433-RC. Комплект RK-433-RC — это фактически готовое устройство, позволяющее управлять с помощью брелка передатчика тремя силовыми нагрузками по кодированному радиоканалу.

Отладочный комплект RK-433-RC
Материнская плата отладочного комплекта RK-433-RC
Брелки-передатчики комплекта RK-433-RC

В приемном блоке и брелке-передатчике отладочного комплекта RK-433-RC используются специальные кодеры и декодеры с технологией динамически изменяющегося кода и алгоритма шифрования KeeLoq от компании Microchip.

В решении KeeLoq переданный с передатчика на приемник код шифруется и изменяется при каждом нажатии кнопки на брелке. Динамически изменяющийся зашифрованный код фактически делает невозможным его подбор или перехват.

Таблица 3. Приемники с амплитудной модуляцией
Приемники с амплитудной модуляцией
Таблица 4. Передатчики с амплитудной модуляцией
Передатчики с амплитудной модуляцией

В отладочный комплект RK-433-RC входят:

  • Оценочная плата приемного блока с тремя силовыми (до 300 Вт) релейными выходами для прямого подключения до трех пользовательских объектов беспроводного управления.
  • Два брелка-передатчика SecureFOB с тремя кнопками управления. Один из брелков построен на основе модуля передатчика RCT-433-UTR, другой — на основе RCT-433-ASBR.
  • Четыре приемных модуля, два из которых сверхрегенеративные приемники RCR-433-RPR с напряжением питания 3 и 5 В, и два других — супергетеродинные приемники RCR-433-HPR с напряжением питания 3 и 5 В и повышенной чувствительностью.
  • Угловая спиральная антенна на диапазон 433 МГц.
  • Адаптер питания 9 В/450 мА.
  • Компакт-диск с описанием и технической документацией на используемые модули приемников и передатчиков.

Заключение

Рассмотренные радиомодули позволят успешно и легко реализовывать устройства и системы радиосвязи в нелицензируемых частотных диапазонах 433/868/915 МГц.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Беспроводные технологии PDF


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке