ARM內核ZigBee SoC 進軍無線傳感器網絡市場
[導讀]使國內用戶可以同步采用高水平成套開發(fā)系統(tǒng)和高級設計工具，輕松進入當今ZigBee PRO無線傳感器網絡技術的最前沿
一、ARM內核ZigBee無線單片機強勢登場
面對強勁的全球金融海嘯對電子和信息產業(yè)的沖擊，但是代表新興產業(yè)浪潮和技術創(chuàng)新的無線傳感器網絡市場，卻是市場紅火，春風鋪滿，百花盛開。很多大型芯片廠家，雖然消減了一些其它項目，但是卻加大了在低功耗無線，短距離無線互聯(lián)和無線傳感器網絡方面的投入強度，使一大批這個領域的新技術和新的SOC(片上系統(tǒng))產品提前進入市場。
在這些新產品中，F(xiàn)reescale公司最新推出該公司的第三代ZigBee SoC---ARM內核的ZigBee無線單片機MC13224，是一顆最耀眼的新星。該芯片是全球首個實現(xiàn)了集成標準ARM內核和強大的32位高速處理計算能力， 內置FLASH， SRAM和 ROM，AD/DA轉換等 大量外圍電路，IEEE802.15.4 –ZigBee2006 高頻電路和最新ZigBee 2007/PRO協(xié)議棧，完美集成到了一個10X10毫米大小的芯片中(芯片外觀見圖1，芯片內部功能組成見圖2)。
圖1 MC13224 芯片外觀
用戶只需要外加天線(或者使用PCB天線)和晶體等很少幾個零件，就可以構成一個功能強大的可以運行ZigBee 2007/PRO和ZigBee RF4CE等多種高級無線協(xié)議棧的無線傳感器網絡節(jié)點或者路由器。
該芯片和目前市場上已經面市的ZigBee單芯片系統(tǒng)最大的不同是：
1.1 具有超低功耗，使用普通AA堿性電池，可以實現(xiàn)無線傳感器網絡低功耗節(jié)點10年無需要更換電池。
1.2 內置96K的靜態(tài)存儲器，128K閃存，同時將大量MAC處理代碼和基礎I/O代碼存放在ROM中，為ZigBee和其它協(xié)議棧節(jié)省了大量程序空間，使采用該芯片的系統(tǒng)，具有更大大網絡容量和網絡管理能力，能夠實現(xiàn)超大型高可靠無線傳感器網絡。而且也可以有更多的空間運行用戶自己的應用軟件。
1.3 32位強大的處理能力，使運行ZigBee網絡時的加密通訊和大量的加密算法，顯得輕松容易。
1.4 價格低廉，從該公司網頁上看到，購買1000片時，MC13224每片價格僅僅4.7美元。
圖2 MC13224 功能框圖
二、無線互聯(lián)和無線傳感器市場將更加火爆
ARM內核ZigBee無線單片機的上市，給無線互聯(lián)和無線傳感器網絡，將帶來一系列新的變化：
2.1 功耗更低的競賽：MC13224不僅可以使用普通堿性電池，實現(xiàn)較長的工作時間，而且可以使用更為小巧的紐扣電池供電，這就為實現(xiàn)能量搜集這樣的微功耗傳感器網絡，打下了很好基礎，無線傳感器網絡采用太陽能，風能，振動，化學等自然能量來提供能源將迅速變?yōu)楝F(xiàn)實。
2.2 更加大型，高可靠性商業(yè)用途無線傳感器網絡成為可能。目前以8051為內核ZigBee無線單片機，在家庭自動化，遙控，節(jié)能等應用中，是很好的選擇，但是對于大型商業(yè)樓宇的無線傳感器網絡和大型工廠和農業(yè)應用等，需要更大型的組網功能，使用32微ARM強大的處理能力和網絡控制能力，就顯得非常必要。32位內核無線單片機的上市，必將加速這方面的應用(圖3是一個典型的無線傳感器網絡，節(jié)點采用成都無線龍通訊的產品MC13224 ZigBee PRO 傳感器節(jié)點)。
圖3 采用MC13224節(jié)點和路由器的無線傳感器網絡
2.3 網絡監(jiān)視管理更加方便容易
采用32位處理器內核后，對于網絡組織，維護和路由等，能夠在更短的時間內完成，由于芯片內部可以運行實時操作系統(tǒng)，所以可以輕松實現(xiàn)多任務和多進程，能留出更多時間進行網絡加密通訊算法和網絡監(jiān)控算法，這樣，不僅僅能快速實現(xiàn)網絡監(jiān)控任務，將傳感信息直接連接到互聯(lián)網，而且還能實現(xiàn)節(jié)點自動定位計算，網絡自動維護等高級功能(圖4是采用GUI界面監(jiān)視網絡的情況，截圖是來自成都無線龍通訊公司自主開發(fā)的無線傳感器網絡定位和監(jiān)控軟件包)。
圖4 支持強大GUI遠程無線傳感器網絡監(jiān)控軟件
三、有橋又有船，無線傳感器網絡開發(fā)設計將更加順暢
MC13224這樣單芯片ZigBee無線單片機的上市，為更多的電子工程師和更多的企業(yè)投入無線傳感器網絡和無線互聯(lián)產品的開發(fā)，提供了極大的方便，這是因為多年來ARM嵌入式設計的知識已經非常普及，大量相關的教材和免費資源，已經使很多工程師非常熟悉了ARM處理器的體系和結構，包括軟件開發(fā)設計的細節(jié)和方法，目前開發(fā)MC13224這樣的無線單片機，從開發(fā)環(huán)境，使用工具和軟件結構等多方面，非常容易上手，和開發(fā)其它ARM處理器的嵌入式應用一樣方便快捷，這就好像有了船。
另外一方面，近年來國內涌現(xiàn)出一批像成都無線龍通訊這樣的高科技企業(yè)，不斷跟蹤無線傳感器橋網絡技術的前沿，開發(fā)出大批相關開發(fā)系統(tǒng)，軟件和教材，為廣大電子工程師提供了快速進入無線傳感器技術開發(fā)提供了新的橋梁。
在MC13224芯片在全球剛剛發(fā)布的同時，成都無線龍通訊科技公司同步推出了DREAMRF3224 ZigBee pro 無線傳感器網絡高級開發(fā)平臺(見圖5所示)。
圖5 DREAMRF3224 ARM 內核無線單片機高級開發(fā)平臺
該平臺由一個高級多功能ARM STR912 網關(包括320X240彩色大型LCD顯示器和觸摸屏，100M以太網，串口， USB口，CAN多種接口)和8個電池供電的MC13224芯片微功耗無線傳感器路由器和終端節(jié)點(包括了溫度，光線，加速度等多種傳感器，可以擴展數(shù)到數(shù)千個傳感器網絡節(jié)點)組成。為客戶開發(fā)MC13224 ZigBee PRO無線傳感器網絡和ARM無線網關提供了完整的兼容IAR ARM 5.20強大的編譯，調試和J-LINK高級仿真環(huán)境。同時提供的了全套無線龍通訊公司開發(fā)的ZigBee 2007/PRO核心代碼和示范表演C源代碼，為客戶快速入門和開發(fā)，掃清了最后障礙。
使國內用戶可以同步采用高水平成套開發(fā)系統(tǒng)和高級設計工具，輕松進入當今ZigBee PRO無線傳感器網絡技術的最前沿。我們深信不愁橋和船，國內ZigBee PRO和其它無線傳感器網絡技術和產品的開發(fā)，必將更加百花齊放，紅紅火火。ZigBee技術在工業(yè)控制、家庭自動化、節(jié)能產業(yè)、樓宇控制、農業(yè)自動化、智能小區(qū)、無線傳感器網絡等領域的應用，將更上一層樓。再次掀起應用狂瀾。
面對強勁的全球金融海嘯對電子和信息產業(yè)的沖擊，但是代表新興產業(yè)浪潮和技術創(chuàng)新的無線傳感器網絡市場，卻是市場紅火，春風鋪滿，百花盛開。很多大型芯片廠家，雖然消減了一些其它項目，但是卻加大了在低功耗無線，短距離無線互聯(lián)和無線傳感器網絡方面的投入強度，使一大批這個領域的新技術和新的SOC(片上系統(tǒng))產品提前進入市場。
在這些新產品中，F(xiàn)reescale公司最新推出該公司的第三代ZigBee SoC---ARM內核的ZigBee無線單片機MC13224，是一顆最耀眼的新星。該芯片是全球首個實現(xiàn)了集成標準ARM內核和強大的32位高速處理計算能力， 內置FLASH， SRAM和 ROM，AD/DA轉換等 大量外圍電路，IEEE802.15.4 –ZigBee2006 高頻電路和最新ZigBee 2007/PRO協(xié)議棧，完美集成到了一個10X10毫米大小的芯片中(芯片外觀見圖1，芯片內部功能組成見圖2)。
圖1 MC13224 芯片外觀
用戶只需要外加天線(或者使用PCB天線)和晶體等很少幾個零件，就可以構成一個功能強大的可以運行ZigBee 2007/PRO和ZigBee RF4CE等多種高級無線協(xié)議棧的無線傳感器網絡節(jié)點或者路由器。
該芯片和目前市場上已經面市的ZigBee單芯片系統(tǒng)最大的不同是：
1.1 具有超低功耗，使用普通AA堿性電池，可以實現(xiàn)無線傳感器網絡低功耗節(jié)點10年無需要更換電池。
1.2 內置96K的靜態(tài)存儲器，128K閃存，同時將大量MAC處理代碼和基礎I/O代碼存放在ROM中，為ZigBee和其它協(xié)議棧節(jié)省了大量程序空間，使采用該芯片的系統(tǒng)，具有更大大網絡容量和網絡管理能力，能夠實現(xiàn)超大型高可靠無線傳感器網絡。而且也可以有更多的空間運行用戶自己的應用軟件。
1.3 32位強大的處理能力，使運行ZigBee網絡時的加密通訊和大量的加密算法，顯得輕松容易。
1.4 價格低廉，從該公司網頁上看到，購買1000片時，MC13224每片價格僅僅4.7美元。
圖2 MC13224 功能框圖
二、無線互聯(lián)和無線傳感器市場將更加火爆
ARM內核ZigBee無線單片機的上市，給無線互聯(lián)和無線傳感器網絡，將帶來一系列新的變化：
2.1 功耗更低的競賽：MC13224不僅可以使用普通堿性電池，實現(xiàn)較長的工作時間，而且可以使用更為小巧的紐扣電池供電，這就為實現(xiàn)能量搜集這樣的微功耗傳感器網絡，打下了很好基礎，無線傳感器網絡采用太陽能，風能，振動，化學等自然能量來提供能源將迅速變?yōu)楝F(xiàn)實。
2.2 更加大型，高可靠性商業(yè)用途無線傳感器網絡成為可能。目前以8051為內核ZigBee無線單片機，在家庭自動化，遙控，節(jié)能等應用中，是很好的選擇，但是對于大型商業(yè)樓宇的無線傳感器網絡和大型工廠和農業(yè)應用等，需要更大型的組網功能，使用32微ARM強大的處理能力和網絡控制能力，就顯得非常必要。32位內核無線單片機的上市，必將加速這方面的應用(圖3是一個典型的無線傳感器網絡，節(jié)點采用成都無線龍通訊的產品MC13224 ZigBee PRO 傳感器節(jié)點)。
圖3 采用MC13224節(jié)點和路由器的無線傳感器網絡
2.3 網絡監(jiān)視管理更加方便容易
采用32位處理器內核后，對于網絡組織，維護和路由等，能夠在更短的時間內完成，由于芯片內部可以運行實時操作系統(tǒng)，所以可以輕松實現(xiàn)多任務和多進程，能留出更多時間進行網絡加密通訊算法和網絡監(jiān)控算法，這樣，不僅僅能快速實現(xiàn)網絡監(jiān)控任務，將傳感信息直接連接到互聯(lián)網，而且還能實現(xiàn)節(jié)點自動定位計算，網絡自動維護等高級功能(圖4是采用GUI界面監(jiān)視網絡的情況，截圖是來自成都無線龍通訊公司自主開發(fā)的無線傳感器網絡定位和監(jiān)控軟件包)。
圖4 支持強大GUI遠程無線傳感器網絡監(jiān)控軟件
三、有橋又有船，無線傳感器網絡開發(fā)設計將更加順暢
MC13224這樣單芯片ZigBee無線單片機的上市，為更多的電子工程師和更多的企業(yè)投入無線傳感器網絡和無線互聯(lián)產品的開發(fā)，提供了極大的方便，這是因為多年來ARM嵌入式設計的知識已經非常普及，大量相關的教材和免費資源，已經使很多工程師非常熟悉了ARM處理器的體系和結構，包括軟件開發(fā)設計的細節(jié)和方法，目前開發(fā)MC13224這樣的無線單片機，從開發(fā)環(huán)境，使用工具和軟件結構等多方面，非常容易上手，和開發(fā)其它ARM處理器的嵌入式應用一樣方便快捷，這就好像有了船。
另外一方面，近年來國內涌現(xiàn)出一批像成都無線龍通訊這樣的高科技企業(yè)，不斷跟蹤無線傳感器橋網絡技術的前沿，開發(fā)出大批相關開發(fā)系統(tǒng)，軟件和教材，為廣大電子工程師提供了快速進入無線傳感器技術開發(fā)提供了新的橋梁。
在MC13224芯片在全球剛剛發(fā)布的同時，成都無線龍通訊科技公司同步推出了DREAMRF3224 ZigBee pro 無線傳感器網絡高級開發(fā)平臺(見圖5所示)。
圖5 DREAMRF3224 ARM 內核無線單片機高級開發(fā)平臺
該平臺由一個高級多功能ARM STR912 網關(包括320X240彩色大型LCD顯示器和觸摸屏，100M以太網，串口， USB口，CAN多種接口)和8個電池供電的MC13224芯片微功耗無線傳感器路由器和終端節(jié)點(包括了溫度，光線，加速度等多種傳感器，可以擴展數(shù)到數(shù)千個傳感器網絡節(jié)點)組成。為客戶開發(fā)MC13224 ZigBee PRO無線傳感器網絡和ARM無線網關提供了完整的兼容IAR ARM 5.20強大的編譯，調試和J-LINK高級仿真環(huán)境。同時提供的了全套無線龍通訊公司開發(fā)的ZigBee 2007/PRO核心代碼和示范表演C源代碼，為客戶快速入門和開發(fā)，掃清了最后障礙。
使國內用戶可以同步采用高水平成套開發(fā)系統(tǒng)和高級設計工具，輕松進入當今ZigBee PRO無線傳感器網絡技術的最前沿。我們深信不愁橋和船，國內ZigBee PRO和其它無線傳感器網絡技術和產品的開發(fā)，必將更加百花齊放，紅紅火火。ZigBee技術在工業(yè)控制、家庭自動化、節(jié)能產業(yè)、樓宇控制、農業(yè)自動化、智能小區(qū)、無線傳感器網絡等領域的應用，將更上一層樓。再次掀起應用狂瀾。
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