含ZigBee传感和控制的无线个人区域网络

计(即无线应用中的适当范围和稳定吞吐量)有关的问题。

　　方形扁平无铅封装是低成本无线联网子系统收发器部分的最佳小体积封装解决方案。这种封装充分考虑了传感和控制解决方案所固有的主板空间限制问题。在实施空间有限且通常以电池为电源的最终节点情况中，尺寸显得尤其重要。

　　图 4是一个分析无线解决方案的矩阵示例。矩阵设计因素很容易扩展，使之包括微控制器特性、功能以及性能。

微控制器

　　在选择传感和控制实施机制时，有几种替代方案。有些设计人员选择系统封装(SiP) 或平台封装(PiP)，收发器和MCU功能包括在单一封装或集成电路中。然而，如果设计人员倾向于选择独立收发器和MCU配置，他们就可以灵活地选择各种MCU，来混合和匹配多种最终产品配置。

　　在后一种机制中，选择适当的MCU需要进行彻底的研究。这取决于传感和控制应用的复杂性与适当的性能因素、内存配置和外围设备模块的匹配。通常，对于低成本无线传感系统来说，20 MHz CPU 操作频率范围(10 MHz总线时钟)内的8位微控制器就能够提供一个易于实施的、低成本的替代方案。在线调试(加上芯片调试模块的两个断点)期间用来支持单断点(标签和力量选项)设置的背景调试和断点功能提供首选调试环境。很多MCU解决方案支持可最多32个中断/复位源。

　　传感和控制应用的内存要求通常是8K字节 的闪存和512字节的RAM，或者最低4K字节的闪存和256字节的RAM。全操作电压和温度条件下的闪存读取、编程或擦除是必需的。

　　各种操作模式都能够精确控制功耗，这是延长电池寿命的一个关键功能。希望MCU支持常规操作(运行模式)、进行芯片调试的活动背景模式、各种停止模式(总线和CPU时钟暂停)和等待模式。

　　考虑使用具有内部时钟源模块的微控制器，内部时钟源模块包含一个由内部或外部参考控制的频率锁定环(FLL)，内部参考的精确调节实现了温度和电压0.2%的分辨率和2%的误差。内部时钟源模块应支持1MHz至10MHz的总线频率。具有关键模块可选时钟输入的MCU能够控制时钟，以驱动模块功能。而且，希望MCU具有低功率振荡器模块，其中软件可选择晶体或陶瓷振荡器的频率范围为31.25kHz至38.4kHz或1MHz至16MHz ，最高支持20 MHz的外部时钟源输入。

　　所选择的MCU必须能够提供系统保护，如看门狗计算机操作适当(COP)复位等选项，具有运行专用的1kHz内部时钟源或总线的替代方案。其他"必须具有"的系统保护功能包括低压检测(通过复位或中断)、非法操作码检测(通过复位)、非法地址检测(通过复位)和闪存块保护。

　　各种嵌入式外围设备将简化设计人员的应用实施。建议使用8信道、10位模数转换器(ADC)来实现精确的逐步逼近法。考虑硬件可触发的ADC，它使用RTI计数器并具有自动比较、异步时钟源、温度传感器和内部带隙参考信道功能。

　　传感和控制应用的其他必需外围设备包括：具有比较内部参考选项的模拟比较器模块、串行通信接口模块(SCI)、串行外围设备接口模块(SPI)、内部集成电路(IIC)总线模块、2信道计时器/脉宽调节器(用于输入捕捉、输出比较、缓冲边缘对齐的PWM或缓冲中央对齐的PWM)、带前置分频器的8位模数计时器模块、具有边缘或边缘/水平模式上软件可选极性的8管脚键盘中断模块。

　　有多种小体积MCU封装选项都能够满足传感和控制设计要求，从而帮助优化有限的主板空间，特别是在最终节点、电池操作的功能中。能够满足这些注意事项的几种微控制器封装是低管脚数量塑料双列直插式封装(PDIP)、方形扁平无铅封装(QFN)、薄型小外形封装(TSSOP)、双排平面无铅封装(DFN)、窄体小外形封装(NB SOIC)。

　　作为MCU选择的一部分，还要慎重考虑硬件和软件设计工具的易用性、文档清晰性、参考设计、可用应用代码和其他设计支持服务。射频或调制解调器的设计也同样如此，MCU的有效集成开发环境(IDE)应当包括GUI驱动工具，其内置功能和工具能够简化编码和工程文件管理，以加快设计进程。抽象硬件层并生成特定微控制器的优化C码(根据应用定制)的专家工具能够让设计人员把精力集中到应用概念上。同时需要考虑快速而轻松的调试以及闪存编程功能，还有助于使用一些允许设计人员创建可重复利用软件组件的功能，实现工程间的再利用。

传感、监视和控制子系统的参考设计

　　传感、监视和控制子系统的参考设计通常很重要，因为应用基线从这里演进一些特定的设计需求。例如，无线UART参考设计就采用SiP解决方案，这是飞思卡尔半导体的MC13211 RF收发器。飞思卡尔1321X-SRB传感器参考主板的示意图文件、物料清单、Gerber文件、软件工程文件(.mcp)和其他设计支持材料请见：www.Freescale.com/zigbee。作为参考设计的一部分，1321X-SRB (图 5)包括飞思卡尔MMA7260Q 三轴加速传感器。因此，参考设计包含在几分钟内构建工作网络所需的所有组件，以实现快速的概念验证。同时，参考设计的开发使用无限使用许可，实现了控制器或SMAC代码库的轻松媒体接入。使用飞思卡尔的BeeKit无线连通性工具包和CodeWarior IDE(下载32K字节版本无需额外成本)，您可以立即从mcp文件(与参考设计一起提供的Wireless_Uart.mcp)中开始您的应用软件开发。

　　要建立新工程，只需从以下链接中下载免费赠送的BeeKit GUI无线设置软件工具就可以了：

　　http://www.freescale.com/webapp/sps/site/prod_summary.jsp code=BEEKIT_WIRELESS_CONNECTIVITY_TOOLKIT&nodeId=01J4Fs25657103&fpsp

　　=1&tab=Design_Tools_Tab

　　选择BEEKITDOWNLOADPACKAGE.ZIP (最后一个条目)，按照包含在工具下载包中的使用简便的说明安装BeeKit 。启动BeeKit，您就可以看到逐步说明。解决方案探测器和向导能够让在创建工程前快速配置参数，从而降低了通过单个文件手动配置参数和分类的需要。综合代码库提供无线联网库、应用模板和应用示例。

　　一旦工程创建完毕，您就可以进行定制(如需要的话)，BeeKit将验证您定制的每一个工程选择，以确保没有冲突。一旦设置了无线解决方案，您就可以采用.xml 文件导出工程，并导入CodeWarrior，开始您的应用软件开发。

　　如果您使用的是其他供应商的不同参考设计，支持文件一般都可以通过web 下载从供应商那里获得。所有下载必须包括必要的示意图、物料清单、Gerber文件、软件和其他文档，以便进行完整的参考设计实施。

　　简化嵌入式工程师的无线区域网络设计工作，提高最终产品的价值

　　通过有组织的研究和分析工作，就会出现无线联网应用解决方案的清晰选择。嵌入式系统设计人员可以生成一些信息，做出一个能够更好地把增值无线联网功能融入其最终产品的合理决策。在矩阵分析开发方面所做的积极努力将通过减少开始时的挫折和错误机会，节约大量的设计时间和费用。该矩阵将帮助您选择最佳的无线解决方案 ，为工程设计管理层提供设计决策演进方面的可视模式。参考设计解决方案由最富有经验的无线和有线半导体供应商提供。

　　积极的、富有逻辑的、组织严密的设计评估与可靠的参考设计的结合有助于简化WPAN 设计和开发，实现最快的产品上市和销售。