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(多图) 短距离无线技术热门方案推介

陆楠?? EDN China执行主编?? 2009年05月01日 ?? 收藏0

  短距离无线传输技术包括ZigBee、Wi-Fi、NFC、Bluetooth、RFID、UWB等,可以说,这些技术影响并改变了个人及家庭单元的生活体验,它们同时也是个人及家庭单元同远距离无线技术共同实现无线内容连接的基础,是一个正在高速增长的前景辉煌的领域。

  人们对摆脱线缆束缚的需求将不断推动短距离无线传输技术的发展,为了更多地介绍目前市场中新鲜热门的相关芯片产品和设计方案,本期专题我们将为大家介绍几款短距离无线传输技术热门方案,帮助读者和那些关注短距离无线传输技术的公司推介并收集最新的产品和方案信息。

Gonzalo Delgado Huitrón是飞思卡尔墨西哥无线连通性运营中心软件工程师,他在下文中介绍了有关“利用无线控制器减少家庭电力消耗”的信息,并建议采用飞思卡尔MC1321X系列ZigBee IC来设计方案。

  ZigBee网络方案

  无线技术的进步使得众多使用无线通信方式来获取传感数据的应用成为可能,无线传感网络从各式各样移动的传感器上获取数据,其优点是安装费用低,改变结构快,操作灵活。目前,无线传感网络的主要应用包括:商业楼宇自动化、家庭自动化、资产跟踪、能源传输、冷藏库监控、工业自动化、市政工程维护、铁路监控和公共设施监测,此外,一些军事应用也可由无线传感器网络实现,主要是提供复杂环境的准确信息。

  您知道当电视机关机时, 它每小时最多可消耗1 6W吗? 您的热水器是否在凌晨4点钟运行,而当时并没有人在洗澡?有很多方法可以减少家庭的能源消耗,借助无线网络标准,可以轻松、有效地完成这一目标。

  每一天, 我们都能听到能源储备越来越少的消息,能源短缺和断电现象不时出现,人们开始寻找新的能源节省方法。因此,除了这些不便和能源使用成本的不断提高外,为什么我们还应关注能源保护呢?答案非常简单,因为有数字显示,全球近87%的能源(见图1)都是使用碳化物燃料生产的,当它们燃烧时,会把大量的污染物排放到我们的环境中。

图1世界能源供应


  针对我们的非生态友好的能源生产方式,一种解决办法是使用绿色技术,例如风力、地热、太阳能和水电。坏消息是这种变化不可能一朝一夕完成(需要几年时间,且新技术层出不穷)。这就是为什么说能源保护目前如此重要的原因。需要考虑的另外一个因素是,过去三十年,美国的能源成本上涨了16倍,而据预测,随着能源短缺的继续,这一上涨将更为剧烈。
住宅的大部分电力消耗是采暖和制冷,然后是照明和家用电器(见表1),而这正是我们的能效工作应关注的地方。

表1住宅能源消耗统计

  看起来不那么显眼的另外一个问题是待机模式。在该模式中,设备不是完全打开或关闭,但它们确实要消耗一些电力(见表2),这样才能在需要时随时启动。美国每年的待机功耗总量占到每年总消耗的5%-26%。

表2家用电子设备的待机功耗

  现在有很多把每天的待机功耗降到1W的计划,但断开每台不使用的设备(然后在需要时重新连接)不但费力而且耗时。我们需要其他解决方案,而这正是技术可以帮助我们的地方。

  IEEE 802.15.4/ZigBee联网标准就是我们正在寻找的解决方案。以监视和控制能源使用为中心的应用是IEEE 802.15.4/ZigBee的主要市场, 这一市场也是飞思卡尔(Freescale)一直处于领先的市场。一些关键功能使它成为理想选择:电池寿命(设备可以持续运行几年)、复杂程度、覆盖范围(最远300m)、安全(128AES)和成本(见表3)。
想象一下, 每个房间拥有自己的远程控制器,不仅打开/关闭设备,而且记录设备是否正在使用及它们使用电力的多少。由于家里使用的设备少了,室内热量可能减少,空调的温度也可以调高一些。

表3三种短距离无线技术特性的比较

点击看原图

  此外, 使用多插座电集棒使一次关闭几台家电设备更容易。通过增加一个无线控制器,您就能够很方便地远程关闭您家中某些区域(起居室、厨房、休闲室)内的所有设备。

  水加热消耗大量能源,无论是采用天然气还是使用电,但使用飞思卡尔的MC1321X系列ZigBee IC,可以实施天然气/电加热器远程控制器。人们洗澡的时间大多是在早晨或晚上,在所有其他时间,都可以远程关闭热水器,以节省能源。

  自动抄表(AMR)是最有前途的一种ZigBee应用(ZigBee联盟还在制定说明文件)。结合“智能家居”,AMR能立即显示出其优势。如果正在消耗大量电能,通过无线链路发出的指令就可以引导房子进入低功率模式,自动关闭没有使用的设备。

  使用飞思卡尔的IEEE 802.15.4/ZigBee产品,如MC1321X系列(带有8位MCU)和MC1322X系列(带有32位MCU),这些硬件实施可以轻松完成。从软件方面, 飞思卡尔为软件实施(SMAC、IEEE802.15.4 MAC和BeeStack)提供几种堆栈。使用我们的BeeKit配置工具,可以轻松创建新项目。只需点击几下鼠标,就可以创建一个通过ZigBee控制的开关开/关灯,而不需要写入一行代码。


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短距离无线? ZigBee? Wi-Fi? RFID?

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