单片机SoC技术在工业无线网络中的具体应用

响应要求。 总之无论是GPRS无线单片机，还是ZigBee单片机都在朝着更低成本，更标准化和更高性能的方向发展。2007年4月，后起之秀jennic 推出了5美元zigbee/IEEE802.15.4参考设计，这个价格是包括了JN513932位无线单片机PCB天线设计和其他辅助器件的BOM成 本，据称RF性能能够达到1公里的距离。

　　无线单片系统

　　无线单片机配合C语言开发调试工具可以胜任一个传输或者接收模块的系统设计，比如使用CC2430，IAR公司 embedded workbench (EW)编译调试工具和TI公司z-stack的simpleAPI 设计的一个无线传感节点，用户可以使用针对无线传感网络的TinyOS，或者uc/OS-II，或者不使用嵌入式操作系统，再比如无线远程抄表终端，你可 以使用MSP430或者CYGNAL C8051或者HC08单片机和一颗无线数传模块，如G24，开发工具可以使用KEIL IDE 或者IAR EW430/8051，或者是codewarror， G24内置了TCP/IP和GPRS协议，通过使用AT指令的测试，接入互联网，连接服务器，收发数据的操作完成GPRS无线通讯的任务。单片机通过传感 器完成电表数据采集任务。但是如果你计划设计一个智能家居的通讯节点的时候，这样的无线单片机就不能够满足需求了，因为这样的节点除了它们是通过 ZigBee网络采集室内环境 (如温度，湿度)，电、水和气三表的数据，家用电器开关和家庭安全报警外， 另外一个很重要的功能是这个节点还应该通过有线以太网络，或者无线Wi-Fi网络连接家庭服务器，这个服务器是家庭PC、电视、录像，音响的核心，智能家 居的通讯节点、家庭服务器和互联网(小区宽带)路由器组成一个家庭网络系统。

　　要设计实现这样的通讯节点是需要一定的系统软件支撑和一定开销的处理器能力，因为它是工业装置， 它的可靠性、安全性、功耗和易操作要求就比家用电器严格得多，目前看到的设计方法有这样两种， 一种是使用一个大规模的嵌入式操作系统，如Linux、WinCE，它们有良好的网络和设备驱动支持能力，代价是需要一个ARM9 以上MMU嵌入式处理器，32M以上存储空间和32M以上执行空间(WinCE要求可能还更高)，比如业内领先的无线传感网络平台公司Crossbow的 imote2 (汇聚节点)使用Marvell 416 MHz PXA271 处理器和一个TI 公司ZigBee收发器，这样的设计好处是明显的，但是随即可能的问题是如何控制好系统的功耗和可靠性，工业无线网络多数安放在一个无人值守场地，还可能 是一个恶劣自然环境，无论是开源Linux，商业嵌入式Linux，还是WinCE电源管理技术都还不很完善，系统引导和恢复的功能和时间都还不能完全满 足工业控制应用的要求。取而代之的另外一种方式是目前多家MCU半导体公司推荐的方案;硬件是ST、 NXP 的ARM 单片机和 Freescale coldfire 单片机，比如MCF52335， 系统软件是Interniche 公司和Freescale合作的Nichelite coldfire TCP/IP Lite 一个针对coldfire免费的轻量级的嵌入式TCP/IP 软件，它包含了TCP，UDP，ICMP，DHCP(用户端)，TFTP和一个简单的非抢占的RTOS(www.freertos.com)，大约只有 20K的代码，加上Freescale的Web server ，Flash 文件系统， 对于工业网络汇聚点应用是可以满足的了。当然如果这些免费的软件模块还不能满足应用的要求，Interniche 还有PPP，SNMP，DHCP(服务器)，FTP服务器，IPSEC，RTP等模块选择，甚至升级到全功能版本的nichestack。ST ARM、NXP LPC单片机 也有基于Nichelite类似的解决方案。 这个方案的好处是MCU可以使用低主频的ARM/coldfire Flash 单片机，起到降低功耗和增加可靠性作用，系统软件由半导体公司免费授权给用户，这样用户只要购买常规的单片机开发工具，如IAR EW，ARM MDK，Codewarrior就可以完成一个工业网络通讯节点的设计任务，开发难度和产品整体核算成本要低。

更近一步的看，传统的单片机正在大踏步的进入工业无线网络领域的各个方面，除了前面的SoC单芯片无线单片机外，比如最近TI 的SimplicTI ，一种TI私有的射频网络，也可以说是一种简化的ZigBee网络方案。比较起 ZigBee协议，SimplicTI支持点-点和星型网络，代码只有4K，结构和使用都很简单，一颗TI MSP430 16位单片机加上RFCC1100/CC2500就可以组成一个烟感，瓦斯泄漏报警和抄表节点设计， SimplicTI 的开发目前还是一个典型的单片系统，使用IAR EW430工具，RF 协议软件和库程序都是由TI 免费提供源代码，SimplicTI的API 只有6个函数;初始化，连接和监听，发送和接受，配置，配置参数简单明了，包括有频率，安全令牌，网络拓扑(点-点、星型)，电源管理和内存分配。瑞典 IAR公司最近移植Powerp