短距離無線通信的方案與選擇

隨著通信與物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，我們的設計中開始出現(xiàn)越來越多的無線通訊模塊的元素。通過無線通信，設備不再只是獨立工作，而是可以通過網(wǎng)絡協(xié)同工作，增強設備的靈活性與功能。短距離無線通信是無線通訊模塊中最常見的一種情況，一般指通訊范圍不超過100m的無線通信。本文簡述短距離無線通信的常用方案，不同的方案的比較，如何根據(jù)不同的項目需求進行選擇。。。。

一、常見的短距離無線通信方案

1.1  無線編解碼芯片

無線編碼芯片將數(shù)據(jù)編碼后進行無線傳輸，而無線解碼器則接收無線數(shù)據(jù)、并進行一些容錯處理。無線編解碼芯片相當于只實現(xiàn)了無線網(wǎng)絡的物理層，利用無線構件了一個數(shù)據(jù)的通路，一般提供若干個”通道”供使用者使用。一般常用于汽車無線遙控開關、門禁遙控開關、玩具遙控器中，常見型號有PT2262/2272。

1.2  無線數(shù)傳芯片

無線數(shù)傳芯片允許使用者通過芯片提供的接口進行數(shù)據(jù)的傳輸，常見的接口有SPI及串口。無線數(shù)傳一般工作在315 MHz/433 MHz/868 MHz/915 MHz/2.4 GHz這些頻段，這些頻段是公開頻段，不需要進行使用申請。無線數(shù)傳有兩種不同的傳輸方式：透明傳輸和非透明傳輸。透明傳輸是指數(shù)據(jù)所發(fā)即所得，不需要進行協(xié)議轉換；而非透明傳輸是指用戶需要操作一些寄存器，或是需要進行協(xié)議的轉化與解析。典型的數(shù)傳芯片有Si4432、nRF24L01、CC1100，這三款芯片的比較如下(數(shù)據(jù)由毛鵬程整理)：

1.3  ZigBee(802.15.4)

隨著物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)與智能家居概念的宣傳，ZigBee開始進入我們設計人員的視線。ZigBee基于IEEE 802.15.4標準，由ZigBee聯(lián)盟制定，具有自組網(wǎng)、低速率、低功耗的特點，尤其適合小型設備組網(wǎng)的需要。ZigBee的第一個版本制定于2004年，經(jīng)歷了ZigBee2004、ZigBee2006、ZigBee2007及ZigBee Pro等版本。各版本的比較如下：

1.4  Wifi(802.11)

Wifi相信大家都非常熟悉了，Wifi被廣泛應用于筆記本電腦、手機、平板電腦中，用于支持設備通過無線通訊模塊的方式連接互聯(lián)網(wǎng)。Wifi的通信吞吐率很高，且與現(xiàn)存的網(wǎng)絡設備具有良好的兼容性。

1.5  藍牙(802.15.1)

藍牙技術的創(chuàng)始人是愛立信公司，用于手機與外圍設備的連接，如藍牙耳機、藍牙GPS等。藍牙使用時分雙工的模式來實現(xiàn)全雙工通訊，遵循IEEE802.15.1協(xié)議。藍牙具有通訊速率快、連接簡單、全球通用、功耗低等特點，廣泛用于手機、計算機、娛樂外圍設備之中。

1.6  IrDA

IrDA使用紅外線進行通訊，是一種低成本的通訊方案。該標準制定了一個半雙工的通訊系統(tǒng)，通訊范圍1m左右，傳輸角度30到60度。因為使用紅外線作為通訊媒介，IrDA的數(shù)據(jù)傳輸率最大可以達到4Mbps。IrDA較大的劣勢就是其對傳輸路徑的要求比較高，傳輸距離、收發(fā)角度都有限制，減小了它的應用領域。

二、短距離無線通信方案的比較

(*)Zigbee支持跳傳機制，理論上通訊距離上不封頂。

三、短距離無線通信方案的選擇

根據(jù)項目需求中對功能、成本、體積、功耗的種種要求，確立了以下一些選擇的思路：

1、需要極低的成本

如果對成本十分敏感(比如用于消費類電子產(chǎn)品)，可以使用編解碼芯片(對角度無要求)或IrDA(對角度有要求)。IrDA通訊的成本極低，只需要一對紅外收發(fā)管，但通訊角度必須在60度以內。

2、需要較大的數(shù)據(jù)傳輸率

如果需要傳送的數(shù)據(jù)是圖片或者視頻這樣的“大家伙”，那么一般只能選擇Wifi傳輸；

如果傳送的是語音數(shù)據(jù)，藍牙也可以較好的支持。

3、需要連接互聯(lián)網(wǎng)

如果設備需要連接互聯(lián)網(wǎng)，一種方式是使用節(jié)點+網(wǎng)關的形式，另一種方式就是使用Wifi。

4、設備需要組成星型網(wǎng)絡

使用支持多通信通道的數(shù)傳模塊，或在點對點通訊時附加設備ID信息。

5、設備需要組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡

可以使用數(shù)傳無線通訊模塊，需要自己實現(xiàn)路由、轉發(fā)機制；

也可以使用支持ZigBee協(xié)議的芯片，如CC2530、STM32W，但成本較高。