設計具有Sub-1 GHz的無線運動檢測器係統
發布時間:2021-05-01 責任編輯:wenwei
【導讀】運動檢測器廣泛部署於家庭、商業樓宇和其他設施中,當感知到指定區域有人員存在時,其會發出通知。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,如控製麵板、報警或雲應用。
基於無線運動檢測器的係統更容易安裝和擴展,因為其消除了通過穿牆布線的麻煩。一些典型的感測方法包括被動紅外(PIR)、超聲波發射器和微波發射器。無線運動檢測器係統安裝在室內或戶外,主要用作入侵檢測係統,由於其射頻(RF)性能優良、功耗低、成本低,因此通常使用Sub-1 GHz無線技術。
使用SimpleLink Sub-1 GHz無線MCU進行設計
作為SimpleLink™微控製器(MCU)平台的一部分,TI的片上係統(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豐富的MCU,帶有集成RF解決方案。在傳感器係統(如下圖1所示)中,低功率無線MCU作為係統的主要MCU運行,可直接與傳感器或放大器、濾波器或比較器進行連接。CC1350和CC1310無線MCU還具有用於控製外設的集成電路(I2C)、通用同步接收器/發送器(UART)或串行外設接口(SPI),及用於模擬的12位模數轉換器信號采樣。
通過選擇片上係統無線MCU代替芯片組解決方案(單獨的MCU和RF收發器),您可獲得更好的集成度、尺寸和成本。主MCU基於ARM®Cortex®-M3架構,其中包含適用於您的應用和協議的充足的閃存和RAM。

圖1:無線運動檢測器框圖
低功耗
極低的關斷或備用電流模式(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)和發送器(10dBm時為13.4mA)建立了低功耗設計的基礎。另外,一種稱為傳感器 —— 控製器模塊的新型低功率執行單元監視傳感器,而係統的其餘部分(主MCU)保持休眠狀態。這使得係統每秒可以消耗低達0.95μA的ADC讀數。
在典型的運動檢測器係統中,傳感器控製器連續監測傳感器。從下圖可以看出,一旦觸發,控製器會喚醒主MCU,然後主MCU將通知發送到中央單元。

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製,以及一個基於標準的802.15.4g堆棧用於星型拓撲。使用Easylink,您可以使用自己的協議,並向現有的無線係統添加運動檢測器。如果您沒有專有協議,TI 15.4堆棧可能更適合您。其標準訪問機製包括確認、安全功能和跳頻選項——可幫助您防範RF幹擾、網絡攻擊和嘈雜環境的工具。TI還提供端到端的傳感器到雲解決方案,可實現傳感器節點之間的雙向通信,以及雲提供商進行監控和控製。
雙模式係統
CC1350無線MCU支持Sub-1 GHz和Bluetooth®低功耗連接。添加藍牙低功耗連接為新型和高級應用提供了新的選擇。藍牙低功耗技術為運動檢測器係統添加了本地用戶界麵(以最低的成本),因此最終用戶可以直接與每個智能設備進行通信,從而在整個係統中設置配置和提取信息。圖3所示為具有多個運動檢測器的電力室。這些傳感器正在形成一個Sub-1 GHz網絡,以相互連接和進行報警。但是由於這些設備還具有藍牙低功耗連接,因此可以使用智能手機或平板電腦進行訪問。

圖3:具有藍牙低功耗的無線運動探測器係統
係統管理使用藍牙低功耗
為設置此係統,手機或平板電腦通過藍牙低功耗連接到運動檢測器,並傳輸Sub-1 GHz網絡的網絡屬性和安全憑證。完成網絡配置後,運動檢測器切換到Sub-1 GHz模式並連接到Sub-1 GHz網絡。您可以使用手機或平板電腦界麵為運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上的網絡狀態來輕鬆測試係統,而無需等待報警聲響。
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