LPWAN联接的单芯片方案

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针对LPWAN应用领域的无线技术覆盖的频率范围很广，从27 MHz到1050 MHz。为了实现一个可以使用各种LPWAN协议解决许多不同的物联网应用的单一设计，收发器需要能够在整个范围内工作。此外，在固件中运行的协议需要一个有能力的微控制器。
将这两种功能元素整合到一个单一器件中，可创建一种灵活的方案，比双芯片方案更具有成本优势且更高能效。由于这主要由软件定义，为制造商提供了一个易调整的平台，可通过使用不同无线协议满足更广泛应用的需求。
需要限制通过LPWAN运行的许多IoT端点进行无线交换的数据量，这更强调了边缘处理；使端点能够在本地处理数据并且在不涉及云平台的情况下采取行动。为了支持这一点，任何方案的处理性能都需要很好地平衡功率和性能。ARM CORTEX-M0核完全适合这个应用领域，因为它提供32位架构的性能，但具有领先行业的低功耗。ARM CORTEX-M0+是由安森美半导体选择的用于AXM0F243超低功耗RF微控制器的架构。图1显示了该器件的框图，它集成了ARM核子系统和创建一个LPWAN设备所需的RF功能用于物联网。
图1：AXM0F243的功能框图
该集成的窄带收发器兼容一系列调制方案，包括频移键控(FSK)、最小(频率)移位键控(MSK)、4-FSK、和高斯FSK和MSK，以及幅度移位键控(ASK)和相移键控(PSK)。因为它主要由软件定义，所以可支持许多LPWAN协议，包括无线计量总线、Sigfox等等。
该收发器可采用或不采用前向纠错(FEC)工作，以便使用所支持的任何调制技术对跨频带的给定数据速率给予接收灵敏度范围。表1显示了在868 MHz采用或不采用FEC的情况下接收器灵敏度的例子。
表1
AXM0F243支持在27 MHz到1050 MHz之间的载波频率，数据速率从100 bit/s到125 kbit/s，并采用一个具有超快稳定时间的RF频率合成器和具有带宽升压模式的VCO自动测距以快速锁定，这有助于设备的低功耗。它还可支持外部VCO，以及外部功率放大器。
无线电控制器采用RX/TX开关控制支持天线分集，分组接收完全自动化，无需使用片上微控制器即可工作，进一步降低了整体功耗。
通用外设
除了集成微控制器和RF收发器外，AXM0F243还具有可编程和固定功能的模拟和数字外设。模拟块由两个运算放大器、一个12位SAR ADC、低功耗比较器和电流DAC组成。两个专用总线使用可以通过固件控制的模拟开关联接模拟块，能将任何I/O引脚路由到任何模拟块。可编程数字块使用联接到交换式网络的LUT(查阅表)实现，类似于FPGA的cpld，支持将一系列固件定义的逻辑功能应用于从GPIO端口路由的任何信号。固定的功能包括一个定时器/计数器/PWM块，一个可在I2C、SPI和UART模式下工作的串行通信块。
总结
物联网涵盖许多垂直市场，包括家庭和建筑自动化、抄表和传感器/执行器监测。无线联接是物联网的基础，LPWAN正在成为目前物联网所含的许多应用的关键促成因素。
通过选择一种灵活和可编程的单芯片方案，开发人员能够更好地以具性价比的和高能效的方式应对物联网的挑战。

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选择一种灵活和可编程的单芯片方案