貞光科技代理 - 廣芯微發(fā)布UMICLINK 智能網(wǎng)關參考方案

貞光科技是廣芯微電子代理商和解決方案供應商，負責廣芯微電子的低功耗MCU芯片，8位/32位微控制器芯片、無線射頻收發(fā)器芯片，數(shù)字電源管理芯片和傳感與信號調(diào)理專用芯片等產(chǎn)品的銷售和技術服務。樣品申請和訂購聯(lián)系我們。

一、前言不同頻率的RF信號在穿過不同的建筑材料的時候，其衰減值是不一樣的。2.4GHz頻段的信號，由于其受到墻壁的阻擋，穿透能力較弱，所以在許多智能家居應用場景中需要使用MESH組網(wǎng)，如BLE MESH， Zigbee MESH等。而Sub-1GHz頻段的信號穿透能力較強，傳輸距離較遠，對于一般的室內(nèi)應用來說，不需要MESH組網(wǎng)，使用星型拓撲結構的組網(wǎng)就可以滿足應用需求。表一：不同頻段信號穿透不同建筑材料后的衰減值

為加速終端客戶使用廣芯微芯片的項目開發(fā)流程，將時間和精力集中在增值業(yè)務上，廣芯微為客戶提供軟硬件平臺參考設計，基于Sub-1GHz信號的特點，廣芯微推出了UMICLINK 參考方案，該方案采用星型拓撲結構的組網(wǎng)方式，客戶基于此做二次開發(fā)，可以短時間內(nèi)實現(xiàn)項目落地，參考方案的網(wǎng)絡規(guī)模為200個上下行節(jié)點，支持ML非省電模式和S省電模式，網(wǎng)關與節(jié)點的通訊距離可以達到1000米（10Kbps）。方案中使用的廣芯微自研的芯片包括高性能工業(yè)實時控制器芯片 UM3243F（作為網(wǎng)關主控制器）和Sub-1GHz無線MCU芯片 UM2080F32（作為網(wǎng)關通訊鏈路處理器和子節(jié)點）。

圖一：UMICLINK 參考方案

圖二：網(wǎng)關的原理框圖

二、關于UMICLINK 參考方案

UMICLINK 網(wǎng)關參考設計是一款基于私有無線協(xié)議的廣域網(wǎng)集中器，射頻通道設定在433Mhz的中心頻率（可在200Mhz~1050Mhz以內(nèi)配置），通過無線協(xié)議實現(xiàn)集中器與終端模塊自由組網(wǎng)、集中器與服務器通訊。

圖三：UMICLINK 網(wǎng)關參考設計圖四：UMICLINK 網(wǎng)關參考設計 PCB

圖五：UMICLINK 參考方案節(jié)點 PCB

1.UMICLINK 參考方案特點：

智能組網(wǎng)，可提前為入網(wǎng)節(jié)點分配信道，減少現(xiàn)場施工難度；

可以實現(xiàn)對終端節(jié)點的管理、狀態(tài)顯示；

支持以太網(wǎng)、4G；

支持豐富的狀態(tài)指示燈；

網(wǎng)關可以自動上傳數(shù)據(jù)到服務器；

多至6個無線協(xié)議通道可配置為UMICLINK -ML協(xié)議和UMICLINK -S協(xié)議；

支持MQTT、HTTP等常見通訊協(xié)議，方案實用性強；

可以為物聯(lián)網(wǎng)設備提供遠距離、低功耗、多設備掛載；

內(nèi)置RT-Thread開源操作系統(tǒng)，支持二次開發(fā)。

2.UMICLINK 參考方案網(wǎng)關支持1路上行有線WAN口、1路上行4G網(wǎng)絡通道、6路上下行射頻通道（可支持UMICLINK -ML協(xié)議（上下行）和UMICLINK-S協(xié)議（僅上行））。

3.UMICLINK 參考方案無線協(xié)議包括UMICLINK -ML協(xié)議和UMICLINK -S協(xié)議。

三、方案應用

1.溫度傳感器網(wǎng)絡

網(wǎng)關：應用UMICLINK 參考方案多觸發(fā)多通道網(wǎng)關，參考上文描述。

溫濕度傳感器：基于廣芯微高性能Sub-1G收發(fā)SOC UM2080F32、溫濕度傳感器和震動傳感器構成的傳感器子設備，該通訊機制是溫濕度傳感器主動觸發(fā)及上報的機制，從設備與網(wǎng)關之間組成了星型組網(wǎng)拓撲。整體方案采用紐扣電池供電，省電為主要考慮要素。

2.物流標貼網(wǎng)絡

網(wǎng)關：應用UMICLINK 參考方案多觸發(fā)多通道網(wǎng)關，參考上文描述。

低頻無線發(fā)射器：由廣芯微低功耗MCU UM8004與Sub-1GHz收發(fā)芯片UM2010，低頻驅(qū)動芯片UM12020D與低頻發(fā)射天線構成。低頻無線發(fā)射器通過Sub-1GHz信號遠程接收網(wǎng)關信息并通過125KHz發(fā)射出去，激活RFID標貼，將標貼相應的信息匯報給網(wǎng)關。

主動式RFID標貼：采用廣芯微低頻接收SOC UM2082F08及FSK發(fā)射芯片UM2001設計的主動式RFID標貼。標貼工作電流在3uA的級別，是業(yè)界最低功耗的組網(wǎng)方式。

圖六：物流標貼網(wǎng)絡傳輸示意圖

發(fā)射機性能：

低頻發(fā)射器可觸發(fā)10米以內(nèi)的RFID標貼的低頻接收，使其接受網(wǎng)關的控制，包括輸出發(fā)射功率及傳輸給標貼控制信息等。

RFID標貼與網(wǎng)關之間的通信距離可以達到300米（速率50kbps)，并支持13dbm (Max)的發(fā)射功率，其工作功耗大約為3uA，在未觸發(fā)，處于低頻信號三通道scan的模式下，發(fā)射功率可調(diào)。