短距離無(wú)線通信的方案與選擇

隨著通信與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們的設(shè)計(jì)中開始出現(xiàn)越來(lái)越多的無(wú)線通訊模塊的元素。通過(guò)無(wú)線通信，設(shè)備不再只是獨(dú)立工作，而是可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作，增強(qiáng)設(shè)備的靈活性與功能。短距離無(wú)線通信是無(wú)線通訊模塊中最常見的一種情況，一般指通訊范圍不超過(guò)100m的無(wú)線通信。本文簡(jiǎn)述短距離無(wú)線通信的常用方案，不同的方案的比較，如何根據(jù)不同的項(xiàng)目需求進(jìn)行選擇。。。。

一、常見的短距離無(wú)線通信方案

1.1  無(wú)線編解碼芯片

無(wú)線編碼芯片將數(shù)據(jù)編碼后進(jìn)行無(wú)線傳輸，而無(wú)線解碼器則接收無(wú)線數(shù)據(jù)、并進(jìn)行一些容錯(cuò)處理。無(wú)線編解碼芯片相當(dāng)于只實(shí)現(xiàn)了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的物理層，利用無(wú)線構(gòu)件了一個(gè)數(shù)據(jù)的通路，一般提供若干個(gè)”通道”供使用者使用。一般常用于汽車無(wú)線遙控開關(guān)、門禁遙控開關(guān)、玩具遙控器中，常見型號(hào)有PT2262/2272。

1.2  無(wú)線數(shù)傳芯片

無(wú)線數(shù)傳芯片允許使用者通過(guò)芯片提供的接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，常見的接口有SPI及串口。無(wú)線數(shù)傳一般工作在315 MHz/433 MHz/868 MHz/915 MHz/2.4 GHz這些頻段，這些頻段是公開頻段，不需要進(jìn)行使用申請(qǐng)。無(wú)線數(shù)傳有兩種不同的傳輸方式：透明傳輸和非透明傳輸。透明傳輸是指數(shù)據(jù)所發(fā)即所得，不需要進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換；而非透明傳輸是指用戶需要操作一些寄存器，或是需要進(jìn)行協(xié)議的轉(zhuǎn)化與解析。典型的數(shù)傳芯片有Si4432、nRF24L01、CC1100，這三款芯片的比較如下(數(shù)據(jù)由毛鵬程整理)：

1.3  ZigBee(802.15.4)

隨著物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)與智能家居概念的宣傳，ZigBee開始進(jìn)入我們?cè)O(shè)計(jì)人員的視線。ZigBee基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，由ZigBee聯(lián)盟制定，具有自組網(wǎng)、低速率、低功耗的特點(diǎn)，尤其適合小型設(shè)備組網(wǎng)的需要。ZigBee的第一個(gè)版本制定于2004年，經(jīng)歷了ZigBee2004、ZigBee2006、ZigBee2007及ZigBee Pro等版本。各版本的比較如下：

1.4  Wifi(802.11)

Wifi相信大家都非常熟悉了，Wifi被廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)、平板電腦中，用于支持設(shè)備通過(guò)無(wú)線通訊模塊的方式連接互聯(lián)網(wǎng)。Wifi的通信吞吐率很高，且與現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具有良好的兼容性。

1.5  藍(lán)牙(802.15.1)

藍(lán)牙技術(shù)的創(chuàng)始人是愛(ài)立信公司，用于手機(jī)與外圍設(shè)備的連接，如藍(lán)牙耳機(jī)、藍(lán)牙GPS等。藍(lán)牙使用時(shí)分雙工的模式來(lái)實(shí)現(xiàn)全雙工通訊，遵循IEEE802.15.1協(xié)議。藍(lán)牙具有通訊速率快、連接簡(jiǎn)單、全球通用、功耗低等特點(diǎn)，廣泛用于手機(jī)、計(jì)算機(jī)、娛樂(lè)外圍設(shè)備之中。

1.6  IrDA

IrDA使用紅外線進(jìn)行通訊，是一種低成本的通訊方案。該標(biāo)準(zhǔn)制定了一個(gè)半雙工的通訊系統(tǒng)，通訊范圍1m左右，傳輸角度30到60度。因?yàn)槭褂眉t外線作為通訊媒介，IrDA的數(shù)據(jù)傳輸率最大可以達(dá)到4Mbps。IrDA較大的劣勢(shì)就是其對(duì)傳輸路徑的要求比較高，傳輸距離、收發(fā)角度都有限制，減小了它的應(yīng)用領(lǐng)域。

二、短距離無(wú)線通信方案的比較

(*)Zigbee支持跳傳機(jī)制，理論上通訊距離上不封頂。

三、短距離無(wú)線通信方案的選擇

根據(jù)項(xiàng)目需求中對(duì)功能、成本、體積、功耗的種種要求，確立了以下一些選擇的思路：

1、需要極低的成本

如果對(duì)成本十分敏感(比如用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品)，可以使用編解碼芯片(對(duì)角度無(wú)要求)或IrDA(對(duì)角度有要求)。IrDA通訊的成本極低，只需要一對(duì)紅外收發(fā)管，但通訊角度必須在60度以內(nèi)。

2、需要較大的數(shù)據(jù)傳輸率

如果需要傳送的數(shù)據(jù)是圖片或者視頻這樣的“大家伙”，那么一般只能選擇Wifi傳輸；

如果傳送的是語(yǔ)音數(shù)據(jù)，藍(lán)牙也可以較好的支持。

3、需要連接互聯(lián)網(wǎng)

如果設(shè)備需要連接互聯(lián)網(wǎng)，一種方式是使用節(jié)點(diǎn)+網(wǎng)關(guān)的形式，另一種方式就是使用Wifi。

4、設(shè)備需要組成星型網(wǎng)絡(luò)

使用支持多通信通道的數(shù)傳模塊，或在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊時(shí)附加設(shè)備ID信息。

5、設(shè)備需要組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

可以使用數(shù)傳無(wú)線通訊模塊，需要自己實(shí)現(xiàn)路由、轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制；

也可以使用支持ZigBee協(xié)議的芯片，如CC2530、STM32W，但成本較高。