
物聯網技術正對電子系統產生重大影響。它能夠以可靠且安全的方式實時收集大量數據,并為我們提供便利。在工業自動化方面,它可以通過預測性維護減少設備停機時間,提高生產效率和質量,同時防范安全事故風險;在醫療保健方面,它可以實時監測患者的各項健康指標,提供相應的預警,提高診斷的準確性……然而,目前許多運行了很多年的電子系統難以利用物聯網技術的進步。
德州儀器(TI) SimpleLink 系列 Wi-Fi 6 配套 IC 能夠使舊電子系統利用這一潛力。
德州儀器中國區技術支持總監師英先生表示:“我們發現在目前的電子系統中基本上都已經有一個非常強大的處理器或者 MCU。如果是這樣,德州儀器需要做的是幫助客戶考慮他的現有系統如何不經過改變就能快速地接入到無線網絡中去。基于這種考慮,我們推出全新系列 Wi-Fi 6 配套 IC——CC3300 和 CC3301,它可以用非常簡單的軟件和硬件接口讓一個已經存在的電子系統快速接入到物聯網中。”
為何選擇推出支持 Wi-Fi 6 的產品?
Wi-Fi 以其成本可控,兼容性好,生態系統廣泛為人們所熟知。而Wi-Fi 6在此基礎上針對成本敏感型物聯網應用又進行了優化。從前 Wi-Fi 支持智能手機和筆記本電腦千兆位/秒的高吞吐量選項,現在 Wi-Fi 6 又包含速率最低為數十兆位/秒的特性,從而實現了全新的節能協議、范圍增強和頻譜擴展。這些可以實現芯片級和模塊級產品的創建,工程師可以使用此類產品輕松且經濟地將 Wi-Fi 連接添加到嵌入式系統設計中。
在2023年上海國際嵌入式展 (embedded world China) 上,德州儀器攜廣泛的嵌入式技術和產品亮相。其中,德州儀器全新 CC33xx 器件表現尤為亮眼。此系列是基于德州儀器不斷增長的無線連接產品系列而打造,是 Wi-Fi 6 的產品。它完全符合 Wi-Fi 6 的標準,包括信息安全,WPA3 加密技術和具有固件身份驗證的安全啟動功能,以及在無線電技術上更多的標準,比如正交頻分多址 (OFDMA) 技術和基本服務集 (BSS) 著色,這種 Wi-Fi 6 獨有的技術。相比Wi-Fi 5,這些技術本身會提升很多 Wi-Fi 帶寬使用率,這都是工業物聯網所需要的一些非常有用的特性。
2.4 GHz CC33xx 器件可提供更高的 Wi-Fi 網絡效率和跨 230 多個接入點的穩定連接,可在擴展的工業溫度上工作,即在 -40℃ 至 105℃ 溫度范圍內高效運行。它的設計非常靈活,可輕松連接到德州儀器及許多其他公司的支持 Linux 或實時操作系統 (RTOS) 的 MCU 和處理器。設計工程師還可以將德州儀器 CC3300 與主機 MCU 配合使用,通過 Wi-Fi 6、藍牙低功耗 5.3、Thread、Zigbee 3.0 和 Matter 協議實現更高的物聯網靈活性。該系列器件包含具有 2.4GHz 無線電、雙頻帶 2.4GHz 和 5GHz 以及三頻帶 2.4GHz、5GHz 和 6GHz 的產品。此外,部分產品支持 BLE,可借此進行 Wi-Fi 配置或用作嵌入式網關。
師英先生解釋說:“CC33xx 器件的集成度非常高,外圍電路簡單,在5×5的QFD的封裝內,整個電路單元或者模組單元可以做得非常小,非常精細。我們也對于芯片內部數據編碼格式、編碼能力、射頻性能做了很多優化。我們可以在一個成熟的電子系統里通過SDIO/SPI或UART接上這個產品,用單根線就可以讓已經有的傳輸系統通過 Wi-Fi 或 BLE 接入到物聯網中間去,而無需額外的設備。”
CC33xx 器件目前只推出兩個芯片,CC3300 僅支持 Wi-Fi 6,CC3301 支持 Wi-Fi 6 和低功耗藍牙 5.3。當連接到微控制器 (MCU) 或處理器時,CC33xx 器件可為樓宇自動化、電網基礎設施、醫療、電器和其他工業應用領域以及一些消費電子應用提供具有可靠射頻性能的安全物聯網連接。CC33xx 器件預計將在 2023 年第四季度量產,第一批出貨的是兩個芯片 CC3300 單模和 CC3301 Wi-Fi 6 + BLE 雙模。
值得一提的是,CC3301 有助于在支持 20MHz 寬射頻通道以及集成式低功耗藍牙的配置中實現 Wi-Fi 6,可通過單根天線輕松添加到系統設計中,并且支持大概 86Mbps 的物理層吞吐量。它不僅可以輕松擴展,用于傳感器和其他可能只需要幾千位/秒吞吐量的儀器,還能靈活地進行快速刷新。
TI CC3301 SimpleLink 配套 IC 支持的 Wi-Fi 6 特性(來源:Wi-Fi 聯盟)
設計實例
在德州儀器的展臺,我們可以看到一個基于 AM62x,加上 CC3301 雙模 Wi-Fi + BLE 解決方案。它是一個電動汽車的充電系統,通過 CC3301 可以讓一個充電樁接入到電網系統,在用戶端可以實時監測用電的情況。在電網端可以實時監測電網負載,動態調整負載的供應。
“對于用戶來說,在充電樁以及很多更復雜的應用場景里,德州儀器都可以實現光、儲、充、放一體的解決方案。對于用戶,可以實時了解能耗,對于電網,可以實時更新大數據的使用,動態的根據負載和需要去調整供應能力”,師英先生表示:“在電網里的設計實例中,我們使用了運行 Linux 系統的處理器的AM62x 來連接 CC3301,那么在比較小巧、不太復雜功能的個人醫療電子設備里,我們用到的處理器可能并不會運行 Linux,因為在這種場景下,一個普通的 MCU 也可以很簡單的通過 CC3301 把這個設備接入到物聯網里面去。”
目前嵌入式處理器的發展趨勢主要有五個:一是高級集成,包括增強的功能安全和信息安全功能;二是增強的性能,需要實時處理、分析和通信;三是高效的數據處理,可擴展的解決方案,可有效管理從傳感器到云和邊緣的數據;四是加快開發,提供經濟的產品,助力實現技術的廣泛應用;五是更大限度實現軟件復用,通過靈活的軟件解決方案保護設計投資。
德州儀器緊跟趨勢推出涵蓋無線連接微控制器 (MCU),基于 Arm® Cortex®-M、-R 及 -A CPU 架構的通用及特定應用 MCU 及處理器,C2000? 實時 MCU,以及高性能雷達傳感器。這些產品為工業系統、汽車應用帶來了可擴展的高效性能、創新性和經過驗證的技術。德州儀器希望通過自身廣泛且極具競爭力的嵌入式產品與客戶一起不斷創新,攜手共贏。
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