探索无线物联网深度Can协议帧格式解锁硬件开发套件的秘密
产品开发的演变:从孤立无援到智能连接
在过去,产品开发相对简单。设备往往是自给自足的,没有太多智能或连接功能。但随着物联网技术的飞速发展,这种简单的时代已经一去不复返了。从烟雾和CO2检测器到咖啡壶、冰箱,一切能想到的设备都被融入到了互联网中。这使得那些不熟悉射频细节但需要集成无线技术系统设计人员面临前所未有的挑战。
这对于硬件和软件设计团队来说都是一个巨大的考验,使得他们难以决定是否选择自建无线电来增加差异性并尝试降低成本,还是购买和集成预认证模块。如果选择购买,无线协议如Wi-Fi、蓝牙和ZigBee就是首选,但集成这些模块仍然需要高水平专业知识,这可能是许多开发人员所不具备的。
自建与购买:权衡利弊
虽然工程师可能倾向于自建定制无线电模块,但在开始之前必须考虑众多因素。从头开发任何无线电模块,无论是Wi-Fi、BLE还是ZigBee,都将花费大量时间。此外,如果认证机构用于测试和数据审查周期较长,则可能出现延迟,这对于小型企业或初创企业来说是一个巨大的风险。
从头开发不仅给予项目潜在延期,还带来了与认证相关的额外成本。而使用预认证模块可以忽略这些费用。不过,使用预认证模块则需要初始资本投资,并且还需持续进行维护并满足合规要求。如果团队正在构建大批量产品或者此产品有衍生品,那么设计模块变得必要起来。
批量生产定制模块将花费5美元至10美元,而购买预认证模块价格为15美元至40美元,不同类型具体价格有所不同。在处理小批量产品时,可以采用预认证方案;而大批量应用中,也可以考虑定制方案。例如,对于DigiXBEE®SX这样的长距离模块,它们对于小批量应用来说价格富有竞争力,其通信范围可达9到65英里(图1)。
图1:像DigiXBEE®SX这样的长距离模块对于小批量应用来说价格富有竞争力,其通信范围可达9到65英里
利用预认证简化设计
借助于预认证无线解决方案,开发团队能够降低总体成本并加快上市速度。这类技术处处存在,但实施过程极其复杂,需要特殊专业知识提供利用协议特征简单接口。尽管如此,有些制造商提供具有良好硬件抽象层微代码示例,以实现便携性。在启动时最多需要一个基本配置命令,然后通过UART上的透明传输和串行数据接收即可。
混合解决方案结合优势
幸运的是,对于寻求无线解决方案的人员,他们并不只有两种选择——自建或购买。而还有第三种可能性,即混合方法。在这种情况下,他们可以选择将两种解法部分相结合,或选择带有集成前端微controller(MCU)的微controller平台,如SiliconLabsBlueGecko無線物聯網平台(图3)。此时,他们只需找到一些关键参数,以确保成功发生。
图3:SiliconLabsBlueGecko無線物聯網平台開箱即用,可直接連接微controller、藍牙與軟體堆疊
首先,无线產品中的任何平台或microcontroller都必须具有高能效,因为物联网設備通常由電池供應,而且部署數十億個設備而忽视能耗是不允許的事情。第二,每个专门针对無線技術設計的小型化microcontroller都会内置一個無線收發器,這樣就减少了零件数量,加速了認證過程,从而節省時間與成本。此类完美例子包括SiliconLabsEFR32FG1P132F64GM32-C0,它含有一個板載藍牙收發器,並且為低功耗MCU並得到軟體庫支持,可以操作藍牙堆栈。
结语
决定是否要自己制作、买现成或者嵌入 无线功能,是一个让人迷惑的问题。大多数情况下,只关注旧式无线技术相关硬件设计以及成本问题是不够的,因为今天的话务通信已经不是单纯基于硬件解决,而是一组复杂软件堆栈与工具才能正常工作。不过,在最初阶段,由于涉及风险与潜在障碍,大规模采用已验证好的标准化组件,比如采用精选参考模型来快速验证新概念更安全有效,同时也节省时间资源。