自德州仪器 (ti) 首次推出 16 位 msp430 微控制器以来,超低功耗 (ulp) 微控制器 (mcu) 已风靡了至少 20 年。从那时起,超低功耗解决方案即在传感器、计量和种类繁多的电池供电型设备(如血糖仪、温度计、手表等)领域呈雨后春笋之势蔓延,验证了 ulp 系统方法是前途无量的绝佳策略。
超低功耗技术已扩展至 rf 收发器、传感器、mcu 以及适用于电池供电型应用的所有类型芯片产品。同样,只有显著降低半导体产品的功耗,才有可能在平板电脑和智能手机等许多消费类应用中广泛采用无线技术。
人们普遍意识到,未来全球性增长的良机将花落智能电网市场,其中包括燃气表、热表、水表、电表、热量分配表等计量和辅助计量设备,以及可从计量装置收集信息的智能电网家庭网关、数据集中器和数据收集器。智能电网和家域网 (han) 的联袂携手既有望使公用设施降低高峰电力需求(而这反过来又有助于减少兴建新电厂的需求),也有望通过家庭自动化为消费者节省成本并增加舒适感。
本文介绍了最佳超低功耗 mcu、最高性能 rf 收发器(适合低于 1ghz 的通信)与高级电源系统解决方案的强强联手如何能助推新一代智能计量仪表走红欧洲内外。此外,欧洲 wm-bus 协议栈的日趋成熟和最新发展也为电池供电型燃气表、水表和热表的大规模部署敞开了新机遇的大门。
本文还介绍了如何采用 868mhz 与 169mhz 频段的流行版 wm-bus rf 通信为欧洲市场构建智能仪表(燃气表、水表、热表)模块;并就如何实施与优化燃气表、水表和热表的 wm -bus解决方案提供了实用性建议。
1. rf 通信的欧洲版标准
欧洲对低于 1ghz 通信的相关标准是 etsi 300 220-1 v2.3.1( 2010 年 2月)。面向计量应用的既定 868 mhz 和 433 mhz 免授权 ism 频段有所扩展,在抄表应用中可以是频段为 169.400mhz 的一个 75khz 窄带。允许的最大发射功率为 +500mw(等于 +27dbm),占空比 1014次),在所有电源模式下均可确保数据保存能力,并借助统一的内存架构提供无与伦比的自由度。后者还允许开发人员为软件中的程序或数据存储改变内存分区,无需完全独立的 eeprom 和电池供电型 sram。
采用这种基于 fram 的 msp430 mcu 来运行 wm-bus 堆栈是一种必然的选择,也是当今可用的最低功耗解决方案。根据功能而配置的wm-bus 堆栈相对简单,能在 12 至 30kbyte 代码间变化,可轻松安装于最新的 ti 金刚狼器件之内。fram 的逐位写入能力允许在现场的差分软件升级,可降低传输的数据量,从而能运行在比特率极低的 wm-bus n 模式下,数据传输速率仅为 2.4 或 4.8kbps。
极低的功耗与快速写入能力相得益彰,可为 wm-bus 堆栈和智能仪表的其它软件部件均提供固件升级功能。对当前正部署的任何类型智能仪表而言,远程固件升级通常都被认为是“必须拥有”的功能。
5. 结论
高效电源管理器件、超低功耗 fram mcu 等最新技术完美结合计量加速器和低于 1ghz 的高性能 rf 器件,可推动新一代智能计量仪表耀世登场。
德州仪器 (ti) 可为智能仪表和智能电网基础设施提供广泛系列的器件。
ti 高性能 cc1120 rf 收发器产品系列可满足 wm-bus 标准 en13757-4 的所有要求,并能在所有可用的模式下(s、t、c、n、r 和 f 模式)实现 hr(最高级别)接收机的性能。
ti 高性能 cc1120 是首款 rf 收发器,可完全支持接收只有 16 位简短前导码的 n 模式报文,还可完全实现所需的 t 模式接收性能,数据速率变化为 +-12 % (88-112kbps),没有任何数据包损失。
凭借极短的 agc 趋稳时间和只有 4 位的前导码检测等独一无二的特性,cc1120 平台对于当前频段为 868mhz、433mhz 或 169mhz 的所有 wm-bus 解决方案而言均是最好的 rf 选择。cc1120 的 wavematch 特性可在仪表的所有 wm-bus 模式下同时支持 a 和 b 两个框架。
基于 fram 的新型 msp430 mcu 开创了超低功耗标准的里程碑,代表着技术上的又一次重大飞跃。现在,客户能借助所有这些可用组件来着手设计具有 169mhz、433mhz 或 868mhz wm-bus 子系统的新一代智能仪表。
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