使用開發(fā)工具和套件設(shè)計RF通信設(shè)備的開發(fā)系統(tǒng)

雖然可以為自定義或安全應(yīng)用定義專有通信硬件和協(xié)議，但大多數(shù)時候設(shè)計工程師使用硬件塊來實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議。沒有比通信鏈接更真實的了。

早期，RS-485，RS-232和IEE-488等鏈接易于理解和編碼。簡化的OSI模型意味著設(shè)計可以由單個工程師從頭開始構(gòu)建?？纯碪SB，TCP/IP，以太網(wǎng)和以太網(wǎng)供電(PoE)帶來的復(fù)雜性，您可以看到曾經(jīng)簡單的解決方案現(xiàn)在是團(tuán)隊的努力。

為了滿足當(dāng)前的產(chǎn)品上市時間限制，設(shè)計工程師需要更高級別的構(gòu)建模塊和全面的開發(fā)工具。所選的固件和硬件需要集成，測試，監(jiān)控，表征，認(rèn)證和批準(zhǔn)。硬件和軟件工程師需要協(xié)同工作，而開發(fā)工具通常是他們加入時尚的地方。

黑盒子

在數(shù)字領(lǐng)域，工程師通?？梢赞D(zhuǎn)向他或她的直覺或“親身感受”來掌握給定設(shè)計中的任何部分如何運(yùn)作。我們可能無法設(shè)計比我們指定的處理器更好的乘數(shù)，但至少我們了解乘法器正在做什么，它是如何工作的，以及如何使用它。

對于模擬，這變得更抽象。雖然我們可能對運(yùn)算放大器的功能和使用有所了解，但很可能我們相對較小的比例可以說他們理解精心設(shè)計的運(yùn)算放大器的復(fù)雜性和細(xì)微差別。

當(dāng)涉及無線技術(shù)時，這種不確定性會增加一層。即使對于經(jīng)驗豐富的RF工程師來說，這也是一個經(jīng)常需要多次旋轉(zhuǎn)的迭代過程。因此，這是一個區(qū)域，其中設(shè)計的整個功能塊可以粘貼到原理圖上并且填充到PC板上，通常遵循相對無風(fēng)險的“強(qiáng)烈推薦”或“嘗試和真實”布局。

為了使工程師的生活更輕松，芯片制造商提供射頻開發(fā)和評估工具，其中包含可以重新編程并用作測試和開發(fā)平臺的鉤子的工作示例板或模塊。

一個完美的例子是恩智浦的JN5148-EK010，596。它支持2.4 GHz ZigBee(IEEE 802.15.4)設(shè)計，包含五個電池供電的無線節(jié)點(diǎn)模塊，可容納基于公司JN5148無線微控制器的溫度，濕度和光級傳感器(圖1A和1B)。

圖1A：恩智浦提供了一個非常全面的設(shè)計和開發(fā)套件，其中包含五個鏈接，其中兩個是高功率的。 LCD增強(qiáng)鏈接對于在現(xiàn)場測試和評估性能時顯示參數(shù)也很有用。

圖1B：32位JN5148架構(gòu)具有豐富的外設(shè)功能，包括音頻，12位A/D和D/A以及加密引擎。

這些低功耗32位RISC CPU內(nèi)核主要面向家庭和樓宇自動化應(yīng)用，并實現(xiàn)具有高達(dá)128 KB RAM和128 KB閃存代碼和數(shù)據(jù)空間的ZigBee協(xié)議棧。它們可以通過片上SPI和UART外設(shè)作為本地主機(jī)的從處理器。

對于更長距離的測試和開發(fā)，五個模塊中的兩個功率更高，并提供20 dBm的最大輸出電平。此外，其中一個模塊包含一個LCD，因此用戶代碼可以顯示RSSI，例如，您可能需要驗證的其他測試和調(diào)試參數(shù)。

緊密集成的是基于Eclipse標(biāo)準(zhǔn)IDE工具鏈的C編譯器，匯編器，GNU調(diào)試器和閃存編程中心，使用JTAG作為連接機(jī)制。此環(huán)境支持RTOS實現(xiàn)并幫助管理堆棧。

在此示例中，網(wǎng)絡(luò)堆棧通過不受限制的開發(fā)協(xié)議提供，無需許可或費(fèi)用。

合作

有時，第三方公司將與半導(dǎo)體供應(yīng)商合作，以支持目標(biāo)芯片。這使得設(shè)計師可以更快地獲得更新的技術(shù)，并將更多的專業(yè)知識封裝在開發(fā)套件和模塊中。它還允許設(shè)計工程師使用芯片制造商的工具鏈。

BlueRadios用于藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙的BR-EVAL-LE4.0-S2A開發(fā)套件就是一個很好的例子(圖2)。作為一個相當(dāng)新的標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)牙規(guī)范4.0版與舊標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙非常不同(參見TechZone文章“低功耗藍(lán)牙獲取個人”)。

圖2：Blue Radio開發(fā)套件支持藍(lán)牙Vers。 4流音頻鏈接以及藍(lán)牙低功耗模式。

小型藍(lán)色無線電(圖3)基于德州儀器(TI)的無線芯片，如CC2540。這些嵌入式微控制器無線電還包含RF協(xié)議固件，堆棧，用戶代碼和開發(fā)空間。與恩智浦部件一樣，它們包括用于傳感器的A/D轉(zhuǎn)換器，低功耗模式，閃存(128 KB)，RAM(高達(dá)256 KB)，I/O以及UART甚至USB等串行鏈路。一個很好的功能是每個CC2540都包含一個唯一的48位地址

圖3：微小的藍(lán)色無線芯片模塊基于TI CC2540嵌入式無線芯片。

作為TI合作伙伴，Blue Radio開發(fā)環(huán)境使用TI CC-Debugger在開發(fā)期間獲得對芯片的訪問權(quán)限，并作為編程接口(圖4)。通過在電路板上添加雙引腳tx/rcv UART編程標(biāo)頭，可以更新產(chǎn)品生命周期的固件。 TI還提供了藍(lán)牙技術(shù)的入門讀物。

圖4：設(shè)計人員可以利用TI的CC系列射頻系統(tǒng)調(diào)試器來幫助開發(fā)和修改藍(lán)色無線電，或幫助他們設(shè)計自己的藍(lán)色無線電。 Blue Radios作為穩(wěn)定的參考設(shè)計。

依賴復(fù)雜技術(shù)的開發(fā)工具的另一個原因是標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常變化或更新。與其成為每個標(biāo)準(zhǔn)的專家，讓芯片供應(yīng)商跟蹤，支持和實施更新和新版本變得越來越謹(jǐn)慎。

無線鏈接領(lǐng)域的一個很好的例子就是Wi-Fi。飛思卡爾提供了一個高度集成的開發(fā)環(huán)境，其中包括對Wi-Fi的支持。對于基于ARM Cortex-M4 32位架構(gòu)的Kinetis微控制器，飛思卡爾提供了一個使用插件開發(fā)板的塔式開發(fā)平臺(圖5)。飛思卡爾的Wi-Fi開發(fā)模塊是TWR-WIFI-RS2101，支持802.11n數(shù)據(jù)速率。

數(shù)字。 5：基于塔的飛思卡爾開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計人員提供了靈活且可重復(fù)使用的硬件和固件開發(fā)平臺。用于調(diào)試和PC接口的接口卡可以與特定的開發(fā)模塊和用戶構(gòu)建的原型進(jìn)行交互。

開源Freescale Tower平臺還使用Eclipse開發(fā)工具鏈環(huán)境。飛思卡爾可提供豐富的IP選擇，并包含MQX RTOS。它的Code Warrior Studio管理項目，并且對MQX，Linux和OSEK OS目標(biāo)環(huán)境具有內(nèi)核感知能力。它還與第三方編譯器(如IAR和Kiel)掛鉤，因此如果您已經(jīng)擁有經(jīng)驗和歷史記錄，則無需重新學(xué)習(xí)新編譯器。

本文介紹了針對RF通信設(shè)備的開發(fā)系統(tǒng)。這些通常集成了開發(fā)硬件，PC，通信鏈接，編譯器，匯編器，庫和測試工具，以支持高級別的應(yīng)用程序開發(fā)。討論的工具還可以衡量您的設(shè)計的性能和有效性。