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设计具有Sub-1 GHz的无线运动检测器系统

发布时间:2021-05-01 责任编辑:wenwei

【导读】运动检测器广泛部署于家庭、商业楼宇和其他设施中,当感知到指定区域有人员存在时,其会发出通知。检测器通过声音、光线或有线和无线传输方式将这些通知传送到其他装置,如控制面板、报警或云应用。
 
基于无线运动检测器的系统更容易安装和扩展,因为其消除了通过穿墙布线的麻烦。一些典型的感测方法包括被动红外(PIR)、超声波发射器和微波发射器。无线运动检测器系统安装在室内或户外,主要用作入侵检测系统,由于其射频(RF)性能优良、功耗低、成本低,因此通常使用Sub-1 GHz无线技术。
 
使用SimpleLink Sub-1 GHz无线MCU进行设计
 
作为SimpleLink™微控制器(MCU)平台的一部分,TI的片上系统(SoC)Sub-1 GHz解决方案(CC13x0无线MCU)可在单个芯片上提供低功耗和外设丰富的MCU,带有集成RF解决方案。在传感器系统(如下图1所示)中,低功率无线MCU作为系统的主要MCU运行,可直接与传感器或放大器、滤波器或比较器进行连接。CC1350和CC1310无线MCU还具有用于控制外设的集成电路(I2C)、通用同步接收器/发送器(UART)或串行外设接口(SPI),及用于模拟的12位模数转换器信号采样。
 
通过选择片上系统无线MCU代替芯片组解决方案(单独的MCU和RF收发器),您可获得更好的集成度、尺寸和成本。主MCU基于ARM®Cortex®-M3架构,其中包含适用于您的应用和协议的充足的闪存和RAM。
 
设计具有Sub-1 GHz的无线运动检测器系统
图1:无线运动检测器框图
 
低功耗
 
极低的关断或备用电流模式(分别为0.185μA和0.7μA),51μA/ MHz每秒百万指令(MIPS)消耗,以及接收器(5.4mA)和发送器(10dBm时为13.4mA)建立了低功耗设计的基础。另外,一种称为传感器 —— 控制器模块的新型低功率执行单元监视传感器,而系统的其余部分(主MCU)保持休眠状态。这使得系统每秒可以消耗低达0.95μA的ADC读数。
 
在典型的运动检测器系统中,传感器控制器连续监测传感器。从下图可以看出,一旦触发,控制器会唤醒主MCU,然后主MCU将通知发送到中央单元。
 
设计具有Sub-1 GHz的无线运动检测器系统
图2:典型用例配置文件
 
软件
 
SimpleLink Sub-1 GHz CC13x0软件开发工具包(SDK)为RF通信提供了两个简易选项。第一个选项称为Easylink,它是一个专有的RF接口,使用其中一个受支持的调制,以及一个基于标准的802.15.4g堆栈用于星型拓扑。使用Easylink,您可以使用自己的协议,并向现有的无线系统添加运动检测器。如果您没有专有协议,TI 15.4堆栈可能更适合您。其标准访问机制包括确认、安全功能和跳频选项——可帮助您防范RF干扰、网络攻击和嘈杂环境的工具。TI还提供端到端的传感器到云解决方案,可实现传感器节点之间的双向通信,以及云提供商进行监控和控制。
 
双模式系统
 
CC1350无线MCU支持Sub-1 GHz和Bluetooth®低功耗连接。添加蓝牙低功耗连接为新型和高级应用提供了新的选择。蓝牙低功耗技术为运动检测器系统添加了本地用户界面(以最低的成本),因此最终用户可以直接与每个智能设备进行通信,从而在整个系统中设置配置和提取信息。图3所示为具有多个运动检测器的电力室。这些传感器正在形成一个Sub-1 GHz网络,以相互连接和进行报警。但是由于这些设备还具有蓝牙低功耗连接,因此可以使用智能手机或平板电脑进行访问。
 
设计具有Sub-1 GHz的无线运动检测器系统
图3:具有蓝牙低功耗的无线运动探测器系统
 
系统管理使用蓝牙低功耗
 
为设置此系统,手机或平板电脑通过蓝牙低功耗连接到运动检测器,并传输Sub-1 GHz网络的网络属性和安全凭证。完成网络配置后,运动检测器切换到Sub-1 GHz模式并连接到Sub-1 GHz网络。您可以使用手机或平板电脑界面为运动传感器配置其它选项,例如检测模式、灵敏度、日特定模式等。您还可以通过检查手机上的网络状态来轻松测试系统,而无需等待报警声响。
 
通过蓝牙低功耗连接到移动应用程序,也可以轻松地将软件更新推送到系统的任何部分,保持其处于最新和无故障状态。只需发布更新,将其推送到您的移动应用程序用户,他们将收到通知,以对系统进行升级。
 
最后,蓝牙低功耗支持广告功能。通过广告,运动检测器可以非连接模式向附近电话发送通知,自动向最终用户推送电池状态或网络问题等通知。
 
 
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