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(shí)候設(shè)計(jì)工程師使用硬件塊來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議。沒(méi)有比通信鏈接更真實(shí)的了。

早期，RS-485，RS-232和IEE-488等鏈接易于理解和編碼。簡(jiǎn)化的OSI模型意味著設(shè)計(jì)可以由單個(gè)工程師從頭開始構(gòu)建。看看USB，TCP/IP，以太網(wǎng)和以太網(wǎng)供電(PoE)帶來(lái)的復(fù)雜性，您可以看到曾經(jīng)簡(jiǎn)單的解決方案現(xiàn)在是團(tuán)隊(duì)的努力。

為了滿足當(dāng)前的產(chǎn)品上市時(shí)間限制，設(shè)計(jì)工程師需要更高級(jí)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(cè)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(shí)尚的地方。

黑盒子

在數(shù)字領(lǐng)域，工程師通常可以轉(zhuǎn)向他或她的直覺(jué)或“親身感受”來(lái)掌握給定設(shè)計(jì)中的任何部分如何運(yùn)作。我們可能無(wú)法設(shè)計(jì)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(duì)于模擬，這變得更抽象。雖然我們可能對(duì)運(yùn)算放大器的功能和使用有所了解，但很可能我們相對(duì)較小的比例可以說(shuō)他們理解精心設(shè)計(jì)的運(yùn)算放大器的復(fù)雜性和細(xì)微差別。

當(dāng)涉及無(wú)線技術(shù)時(shí)，這種不確定性會(huì)增加一層。即使對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的RF工程師來(lái)說(shuō)，這也是一個(gè)經(jīng)常需要多次旋轉(zhuǎn)的迭代過(guò)程。因此，這是一個(gè)區(qū)域，其中設(shè)計(jì)的整個(gè)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(duì)無(wú)風(fēng)險(xiǎn)的“強(qiáng)烈推薦”或“嘗試和真實(shí)”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(píng)估工具，其中包含可以重新編程并用作測(cè)試和開發(fā)平臺(tái)的鉤子的工作示例板或模塊。

一個(gè)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(jì)，包含五個(gè)電池供電的無(wú)線節(jié)點(diǎn)模塊，可容納基于公司JN5148無(wú)線微控制器的溫度，濕度和光級(jí)傳感器(圖1A和1B)。

圖1A：恩智浦提供了一個(gè)非常全面的設(shè)計(jì)和開發(fā)套件，其中包含五個(gè)鏈接，其中兩個(gè)是高功率的。 LCD增強(qiáng)鏈接對(duì)于在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和評(píng)估性能時(shí)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(dòng)化應(yīng)用，并實(shí)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(guò)片上SPI和UART外設(shè)作為本地主機(jī)的從處理器。

對(duì)于更長(zhǎng)距離的測(cè)試和開發(fā)，五個(gè)模塊中的兩個(gè)功率更高，并提供20 dBm的最大輸出電平。此外，其中一個(gè)模塊包含一個(gè)LCD，因此用戶代碼可以顯示RSSI，例如，您可能需要驗(yàn)證的其他測(cè)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(shí)現(xiàn)并幫助管理堆棧。

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

合作

有時(shí)，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(jì)師可以更快地獲得更新的技術(shù)，并將更多的專業(yè)知識(shí)封裝在開發(fā)套件和模塊中。它還允許設(shè)計(jì)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(gè)很好的例子(圖2)。作為一個(gè)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(gè)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(wú)線電(圖3)基于德州儀器(TI)的無(wú)線芯片，如CC2540。這些嵌入式微控制器無(wú)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(gè)很好的功能是每個(gè)CC2540都包含一個(gè)唯一的48位地址

圖3：微小的藍(lán)色無(wú)線芯片模塊基于TI CC2540嵌入式無(wú)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(duì)芯片的訪問(wèn)權(quán)限，并作為編程接口(圖4)。通過(guò)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(jì)人員可以利用TI的CC系列射頻系統(tǒng)調(diào)試器來(lái)幫助開發(fā)和修改藍(lán)色無(wú)線電，或幫助他們?cè)O(shè)計(jì)自己的藍(lán)色無(wú)線電。 Blue Radios作為穩(wěn)定的參考設(shè)計(jì)。

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

無(wú)線鏈接領(lǐng)域的一個(gè)很好的例子就是Wi-Fi。飛思卡爾提供了一個(gè)高度集成的開發(fā)環(huán)境，其中包括對(duì)Wi-Fi的支持。對(duì)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(gè)使用插件開發(fā)板的塔式開發(fā)平臺(tái)(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(jì)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(tái)。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(tái)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(xiàng)目，并且對(duì)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(yàn)和歷史記錄，則無(wú)需重新學(xué)習(xí)新編譯器。

本文介紹了針對(duì)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(kù)和測(cè)試工具，以支持高級(jí)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(jì)的性能和有效性。