設(shè)計具有Sub-1 GHz的無線運(yùn)動檢測器系統(tǒng)
發(fā)布時間:2021-05-01 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】運(yùn)動檢測器廣泛部署于家庭、商業(yè)樓宇和其他設(shè)施中,當(dāng)感知到指定區(qū)域有人員存在時,其會發(fā)出通知。檢測器通過聲音、光線或有線和無線傳輸方式將這些通知傳送到其他裝置,如控制面板、報警或云應(yīng)用。
基于無線運(yùn)動檢測器的系統(tǒng)更容易安裝和擴(kuò)展,因為其消除了通過穿墻布線的麻煩。一些典型的感測方法包括被動紅外(PIR)、超聲波發(fā)射器和微波發(fā)射器。無線運(yùn)動檢測器系統(tǒng)安裝在室內(nèi)或戶外,主要用作入侵檢測系統(tǒng),由于其射頻(RF)性能優(yōu)良、功耗低、成本低,因此通常使用Sub-1 GHz無線技術(shù)。
使用SimpleLink Sub-1 GHz無線MCU進(jìn)行設(shè)計
作為SimpleLink™微控制器(MCU)平臺的一部分,TI的片上系統(tǒng)(SoC)Sub-1 GHz解決方案(CC13x0無線MCU)可在單個芯片上提供低功耗和外設(shè)豐富的MCU,帶有集成RF解決方案。在傳感器系統(tǒng)(如下圖1所示)中,低功率無線MCU作為系統(tǒng)的主要MCU運(yùn)行,可直接與傳感器或放大器、濾波器或比較器進(jìn)行連接。CC1350和CC1310無線MCU還具有用于控制外設(shè)的集成電路(I2C)、通用同步接收器/發(fā)送器(UART)或串行外設(shè)接口(SPI),及用于模擬的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器信號采樣。
通過選擇片上系統(tǒng)無線MCU代替芯片組解決方案(單獨(dú)的MCU和RF收發(fā)器),您可獲得更好的集成度、尺寸和成本。主MCU基于ARM®Cortex®-M3架構(gòu),其中包含適用于您的應(yīng)用和協(xié)議的充足的閃存和RAM。
圖1:無線運(yùn)動檢測器框圖
低功耗
極低的關(guān)斷或備用電流模式(分別為0.185μA和0.7μA),51μA/ MHz每秒百萬指令(MIPS)消耗,以及接收器(5.4mA)和發(fā)送器(10dBm時為13.4mA)建立了低功耗設(shè)計的基礎(chǔ)。另外,一種稱為傳感器 —— 控制器模塊的新型低功率執(zhí)行單元監(jiān)視傳感器,而系統(tǒng)的其余部分(主MCU)保持休眠狀態(tài)。這使得系統(tǒng)每秒可以消耗低達(dá)0.95μA的ADC讀數(shù)。
在典型的運(yùn)動檢測器系統(tǒng)中,傳感器控制器連續(xù)監(jiān)測傳感器。從下圖可以看出,一旦觸發(fā),控制器會喚醒主MCU,然后主MCU將通知發(fā)送到中央單元。
圖2:典型用例配置文件
軟件
SimpleLink Sub-1 GHz CC13x0軟件開發(fā)工具包(SDK)為RF通信提供了兩個簡易選項。第一個選項稱為Easylink,它是一個專有的RF接口,使用其中一個受支持的調(diào)制,以及一個基于標(biāo)準(zhǔn)的802.15.4g堆棧用于星型拓?fù)?。使用Easylink,您可以使用自己的協(xié)議,并向現(xiàn)有的無線系統(tǒng)添加運(yùn)動檢測器。如果您沒有專有協(xié)議,TI 15.4堆棧可能更適合您。其標(biāo)準(zhǔn)訪問機(jī)制包括確認(rèn)、安全功能和跳頻選項——可幫助您防范RF干擾、網(wǎng)絡(luò)攻擊和嘈雜環(huán)境的工具。TI還提供端到端的傳感器到云解決方案,可實現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)之間的雙向通信,以及云提供商進(jìn)行監(jiān)控和控制。
雙模式系統(tǒng)
CC1350無線MCU支持Sub-1 GHz和Bluetooth®低功耗連接。添加藍(lán)牙低功耗連接為新型和高級應(yīng)用提供了新的選擇。藍(lán)牙低功耗技術(shù)為運(yùn)動檢測器系統(tǒng)添加了本地用戶界面(以最低的成本),因此最終用戶可以直接與每個智能設(shè)備進(jìn)行通信,從而在整個系統(tǒng)中設(shè)置配置和提取信息。圖3所示為具有多個運(yùn)動檢測器的電力室。這些傳感器正在形成一個Sub-1 GHz網(wǎng)絡(luò),以相互連接和進(jìn)行報警。但是由于這些設(shè)備還具有藍(lán)牙低功耗連接,因此可以使用智能手機(jī)或平板電腦進(jìn)行訪問。
圖3:具有藍(lán)牙低功耗的無線運(yùn)動探測器系統(tǒng)
系統(tǒng)管理使用藍(lán)牙低功耗
為設(shè)置此系統(tǒng),手機(jī)或平板電腦通過藍(lán)牙低功耗連接到運(yùn)動檢測器,并傳輸Sub-1 GHz網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)屬性和安全憑證。完成網(wǎng)絡(luò)配置后,運(yùn)動檢測器切換到Sub-1 GHz模式并連接到Sub-1 GHz網(wǎng)絡(luò)。您可以使用手機(jī)或平板電腦界面為運(yùn)動傳感器配置其它選項,例如檢測模式、靈敏度、日特定模式等。您還可以通過檢查手機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)來輕松測試系統(tǒng),而無需等待報警聲響。
通過藍(lán)牙低功耗連接到移動應(yīng)用程序,也可以輕松地將軟件更新推送到系統(tǒng)的任何部分,保持其處于最新和無故障狀態(tài)。只需發(fā)布更新,將其推送到您的移動應(yīng)用程序用戶,他們將收到通知,以對系統(tǒng)進(jìn)行升級。
最后,藍(lán)牙低功耗支持廣告功能。通過廣告,運(yùn)動檢測器可以非連接模式向附近電話發(fā)送通知,自動向最終用戶推送電池狀態(tài)或網(wǎng)絡(luò)問題等通知。
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