A vezetékmentes kommunikáció ma már nélkülözhetetlen
A vezetékmentes kommunikáció ma egyre gyorsuló ütemben válik a technikai eszközök olyan tulajdonságává, amelynek létezését magától értetődőnek tekinti a felhasználó. A vezetékmentes kommunikáció sok mindent magában foglal az egyszerű kábelhelyettesítőtől az internetcsatlakozási felületig, amelyen át még a hétköznapi eszközeink is teljes képességű webszerverekként működhetnek.
A vezetékmentes kommunikáció ma már mindenütt jelen van, ezért a munkacsoportokban, ipari szakmai érdekközösségeknél és szabványügyi szervezeteknél állandó erőfeszítések történnek a szabványok fejlesztésére. A félvezetőgyártók meggyőző alkalmazási eseteket sorakoztathatnak fel példaként a szabványok elfogadásával gyorsan terjedő megoldások közül annak érdekében, hogy befektethessenek az integrált megoldások fejlesztésébe, amelyek – ha a technológia beválik – megtermékenyíthetik a piacot. Eredményeik – ahogy erre a vezetékmentes kommunikációból is számos példát találhatunk – más gyártókat ösztönöznek követésre, ez pedig versenypiacot hoz létre, és csökkenti az egységárakat. Az árcsökkenés – magától értetődően – növeli az igényeket, amelyek néhány ritka esetben akár „megatrendekké” is növekedhetnek.
A vezetékmentes kommunikáció megatrendje nem mutatja a csökkenés jeleit – valójában egyre erőteljesebbé válik. A „dolgok internetje” (Internet of Things – IoT) egyre jobban terjed a kis fogyasztású és kis hatótávolságú vezetékmentes megoldások körében, és az ipari trendek előrejelzői szerint 2020-ra az addig újonnan csatlakoztatott IoT-eszközök száma meghaladja majd a 30 milliárdot. Ezeknek az eszközöknek a túlnyomó többsége kis teljesítményű vezetékmentes technológiát használ majd az elsődleges kapcsolattartásra, és a megfelelően alkalmazott IoT által képviselt intelligencia egyszerűbbé teheti a mindennapi életet.
A kis teljesítményű, szabványos, vezetékmentes technológiák tehát – amint azt a mai tendenciákból következtethetjük – erős növekedést mutatnak. A Bluetooth és a ZigBee (illetve az utóbbi számos – különböző alkalmazásokhoz illeszkedő – profilja) és a WiFi ma már „alapszolgáltatásként” integrálódik – gyakran több technológia kombinációjaként – az olyan beágyazott rendszerekbe is, amelyek egészen a legutóbbi időkig semmiféle kommunikációs lehetőséggel nem rendelkeztek.
Bluetooth
Talán a jelenkor legszélesebb körben alkalmazott vezetékmentes technológiája a fogyasztási cikkekben a Bluetooth, egy robusztus, kis hatótávolságú protokoll, amely aránylag nagy adatsávszélességet kínál az igényes adatátvitel céljára. A legnagyobb követelményeket támasztó alkalmazások közt szerepel a hangátvitel, amely különösen érzékeny az adatátvitel minőségére, mivel hallási képességünk igen fontos tulajdonsága, hogy még a hang egészen kicsiny fluktuációit és változásait is észlelni tudjuk. A Bluetooth-átvitel népszerűsége az audioalkalmazásokban – például a fülbe helyezhető telefon-beszélőkészülékekben (headsetekben), vagy újabban az audio-adatfolyam (stream) alkalmazásokban éppen a protokoll „vele született” erőteljességével magyarázható.
A Bluetooth-alapú hangtovábbításra egyre növekszik az igény azzal az elvárással, hogy bizonyos „értéknövelő szolgáltatásokkal” (például digitális jelfeldolgozással vagy több protokoll kezelésére is alkalmas kodekekkel) is kiegészíthető legyen. A fogyasztói szegmens készülékeiben az is fontos követelmény, hogy az integrált eszköz a felhasználói interfészt is kezelje, ezért a Microchip nemrég egy új fejlesztőeszközt, a Bluetooth Audio Development Kit-et (1. ábra) vezetett be, amely PIC32 MCU-n alapul.
1. ábra
WiFi
Ha egy internetképes eszköz megvalósítását tervezzük, a WiFi a többi vezetékmentes technológiáknál előnyösebbnek mutatkozik. Ha egy készüléket felkészítünk a WiFi kezelésére, azzal lehetőséget kap arra, hogy egy nagyobb hálózat része lehessen, amely a „magában álló”, nem kommunikáló eszközöhöz képest jelentősen megnövelt lehetőségeket tár fel. A készülékgyártók – szinte minden szektorban – éppen ezért építenek be WiFi-kommunikációs képességet termékeikbe, mert arra számos és alapos okuk lehet: a távoli hozzáférés, a távdiagnosztika és a logisztikai irányítás csak néhány példa, amely érthetővé teszi, miért használják a WiFi-t a hétköznapi eszközök internetes csatlakoztatására.
A WiFi beépítése egy készülékbe azáltal válik mind egyszerűbbé, hogy nagy integráltságú eszközök és használatra kész szoftver-protokollvermek állnak rendelkezésre, amelyek a hálózati üzemmódok széles választékét támogatják, biztonsági képességekkel vannak ellátva, és olyan internetszolgálatokat is tudnak kezelni, mint az ftp, az smtp és a http. Ma már lehetséges egy teljes webszervert egyetlen, nagy teljesítményű mikrovezérlővel megvalósítani, amellyel például bármilyen készüléket képessé tehetünk arra, hogy világszerte adatokat publikáljon.
A ZigBee és az egyedi interfész
A kis hatósugarú, alacsony sávszélesség-igényű kapcsolatok területén egyetlen technológia áll a tervezők rendelkezésére a szabványos vagy az egyedi igényre tervezett megoldások egyre szélesedő körében. Az IEEE 802.15.4 fizikai interfész és annak a ZigBee Alliance által szabványosított MAC-felülete (Meida Access Control) ugyanazt a rádiótechnológiát alkalmazza, mint a többi 2,4 GHz-es, kis teljesítményű megoldás, amelyek tetszőleges protokollokkal és bitfrekvenciákkal valósíthatók meg. Ez a népszerű, engedély nélkül használható frekvenciasáv számos vezetékmentes technológiát szolgál ki, amely különös jelentőséget ad a zsúfolt frekvenciasávban is megbízhatóan működni képes protokoll kiválasztásának, legyen az akár szabványos vagy egyedi. A Microchip számos fajta szoftver-protokollvermet ajánl, amely ebben a tartományban használható megoldás alapjául szolgálhat. Ilyenek a ZigBee PRO, az RF4CE és a Microsoft saját fejlesztésű, vezetékmentes hálózati protokollja, a MiWi. Ezekhez ad hardvermegoldást az MRF24XA egycsipes rádióadó-vevő, amely a piacon elsőként támogatja az előbb felsorolt összes protokollt, amelyek a 125 kbit/s-tól 2 Mbit/s-ig tartó széles adatsebesség-tartományt fedik le.
Moduláris megoldások
Míg az engedélyhez nem kötött használatú frekvenciasáv a vezetékmentes technológia egyszerűbb kereskedelmi alkalmazását teszi lehetővé, maguknak a rádióeszközöknek továbbra is engedélyezetteknek kell lenniük. Egyre népszerűbb és „járható” megoldás a tervezési folyamat e fázisának megkönnyítésére az előkonfigurált rádiómodulok használata.
A moduloknak megvan az az előnye, hogy „gyárilag” megfelelnek a rádióinterfész szabványossági követelményeinek, és ennek következtében a tanúsítási folyamat sokkal kevésbé fáradságos. A Microchip nemrég jelentett be egy új, vezetékmentes modulcsaládot, amely a Bluetooth, a WiFi, a ZigBee és az egyedi vezetékmentes kapcsolatok felépítését könnyíti meg. Az új családnak része az MRF WiFi-modulsorozat, amelyet közvetlenül arra terveztek, hogy egy külső MCU-n fusson az alkalmazáshoz szükséges TCP/IP-protokollverem. A modulcsalád másik részét alkotó RN XV-sorozat olyan WiFi- és Bluetooth-modulokból áll, amelyekben a TCP/IP-protokollverem futtatása a modulra integrált környezetben történik.
A 2. ábrán látható tömbvázlat az MRF24WG0MA/MB-modulok felépítését érzékelteti, amelyekben integráltan valósul meg az IEEE 802.11.b/g rádióinterfész, amely akár 54 Mbit/s-os adatsebességre is alkalmas, miközben alvó üzemmódban mindössze 100 μA-t fogyaszt. A számos szolgáltatást kínáló TCP/IP-protokollverem forráskódja a fejlesztők rendelkezésére áll, a hardverfejlesztők pedig demonstrációs kártya segítségével ismerhetik meg a modul képességeit.
A Microchip lehetőséget ad arra is, hogy a fejlesztő egyszerűen hozhasson létre WiFi- és Bluetooth-szabványú termékváltozatokat. Ehhez egy másik modulcsalád áll rendelkezésre a mindkét kommunikációs eljárással kompatibilis XBee-lábkiosztással. A WiFi és a Bluetooth dugaszolható modulok furatszerelt kivitelben készülnek, amelynek segítségével a már létező és újonnan fejlesztett termékeket még egyszerűbb vezetékmentes kapcsolattartási képességgel felruházni. A „dolgok internetjének” megvalósítását a kis teljesítményű vezetékmentes kapcsolatok teszik lehetővé, amellyel a készülékek milliárdjait lehet összekapcsolni ad-hoc vagy pont–pont közötti kommunikációs megoldássá, vagy személyi, háztartásméretű, városi vagy világméretű hálózattá.
2. ábra
A hálózati eszközöknek ez a problémamentes gyarapodása és az általuk előállított adattömeg továbbítása azokon az egyszerű és robusztus vezetékmentes kapcsolatokon múlik, amelyeket a nagy integráltságú, kis fogyasztású és moduláris megoldások növekvő száma tesz lehetővé.
Még több Microchip
Címkék: vezetékmentes | WiFi | Bluetooth | ZigBee
