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當你駕車(chē)回家按下車(chē)庫開(kāi)門(mén)按鈕——車(chē)庫門(mén)隨之打開(kāi)、走廊里的主燈點(diǎn)亮、中央空調打開(kāi)、等離子電視調到了你喜歡的頻道，你的各種自動(dòng)裝置陸續就位……雖然這一切并非現實(shí)，但是憑借當今的無(wú)線(xiàn)技術(shù)，以上情形的實(shí)現絕不是遙不可及的夢(mèng)想。當802.11標準在無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)領(lǐng)域嶄露頭角的時(shí)候，一場(chǎng)新的革命正在線(xiàn)纜置換和傳感器網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域悄然進(jìn)行。這些系統的核心由一個(gè)無(wú)線(xiàn)通信裝置（通常采用Bluetooth或WirelessUSB技術(shù)）、一個(gè)微控制器（通常是8位）以及多種板載外部元件組成。 線(xiàn)纜置換技術(shù) 隨著(zhù)Zigbee的推出，傳感器網(wǎng)絡(luò )變得愈發(fā)普及了。大多數Zigbee設備對功耗極為敏感（溫度調節裝置、安全傳感器等），其目標電池壽命是以“年”為單位來(lái)計算的。Bluetooth專(zhuān)注于實(shí)現手機、耳機和PDA之間的特別互操作性，同時(shí)還被用作一種面向無(wú)線(xiàn)計算機外設的電纜置換解決方案。PDA和高端手機大多包含一個(gè)Bluetooth解決方案。WirelessUSB就簡(jiǎn)單的點(diǎn)對點(diǎn)應用而言，并不需要采用一種復雜的聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。以上三種技術(shù)工作在授權的2.4GHzISM頻段，其優(yōu)勢包括：可在世界各地使用，多通道加上智能編碼方案可提供高帶寬，采用擴頻實(shí)現高干擾耐受力和抑制性能，性?xún)r(jià)比較高。 微控制器集成 隨著(zhù)微控制器的小型化和廉價(jià)化，許多外部元件正在被直接集成到微控制器之中。目前，8位微控制器具有多種封裝尺寸、RAM和ROM容量、串行通信總線(xiàn)以及模擬輸入和輸出方式，從而使得設計者能夠選擇一款與其設計要求和成本約束條件相匹配的微控制器。如今，有些微控制器集成了微控制器和嵌入式設計中常見(jiàn)的所有相關(guān)的、模擬和數字外圍電路，這種混合信號集成減少了使用的元件數量，從而極大地改善了系統質(zhì)量和可靠性，并大幅降低了材料成本。 正確的微控制器與無(wú)線(xiàn)通信的融合技術(shù)最終將使得設計者能夠明顯地縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間、元件數量和系統成本，并改善工作距離、功耗和延遲等指標。走“無(wú)線(xiàn)”路線(xiàn)可使人們節省巨額安裝成本，例如如果在一座現有的建筑物內放置CO2探測器，采用無(wú)線(xiàn)解決方案能夠在數天之內完成全部安裝，而無(wú)需破墻或進(jìn)行昂貴的布線(xiàn)。 不過(guò)，在選擇正確的解決方案時(shí)必須謹慎而巧妙。以無(wú)線(xiàn)技術(shù)為例，首先是決定即將構建的系統的種類(lèi)，是高端消費電子產(chǎn)品（如照明控制系統）還是低端商品（如無(wú)線(xiàn)鼠標），這將為決策（比如采用單向無(wú)線(xiàn)協(xié)議還是雙向無(wú)線(xiàn)協(xié)議）提供幫助。其次，無(wú)線(xiàn)協(xié)議應盡可能地簡(jiǎn)單，以造就一種簡(jiǎn)易型學(xué)習曲線(xiàn)和具有適當代碼空間的實(shí)現方案。 選擇微控制器 下一步的工作是選擇微控制器。首先要做的就是選擇一個(gè)集成了無(wú)線(xiàn)通信電路的微控制器。此外，還有多個(gè)因素需要加以考慮。 （1）微控制器可擴縮性：選擇一個(gè)能夠讓您在閃存容量、I/O以及各種模擬和數字元件方面進(jìn)行擴縮的微控制器系列。當您在應用中兼顧溫度檢測和電壓排序時(shí)，選擇混合信號陣列不失為明智之舉。 （2）工具箱集成：理想的模式是使無(wú)線(xiàn)通信電路成為一個(gè)用戶(hù)模塊/程序庫，這有望簡(jiǎn)化設計環(huán)境中的無(wú)線(xiàn)電通信開(kāi)發(fā)。設計者軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境應基于GUI，并具有簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊“n”選項。它應該提供采用C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言進(jìn)行編碼的靈活性，并在設計的調試中使用事件觸發(fā)機制和多個(gè)斷點(diǎn)。 （3）縮減設計時(shí)間：先進(jìn)和抽象等級更高的工具箱可以在不需要采用C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言的水平上完成設計。這將使得設計者能夠把精力集中在采用一個(gè)系統來(lái)創(chuàng )建定制解決方案。如果該工具能夠生成數據表、電原理圖和材料清單，總設計周期將從數周或數月縮短至幾個(gè)小時(shí)！ 硬件 除了單獨的微控制器和無(wú)線(xiàn)電通信芯片之外，分立型多芯片解決方案通常還需要增設外部元件。這使得設計的尺寸和成本有所增加。通過(guò)采用集成解決方案，設計方案可以實(shí)現極小的尺寸、更低的功耗和成本以及更短的開(kāi)發(fā)時(shí)間。圖1示出了一個(gè)具有集成2.4GHz無(wú)線(xiàn)電通信電路的8位微控制器的方框圖。我們注意到，由于兩塊芯片實(shí)現了集成，因此微控制器和無(wú)線(xiàn)電通信電路之間的接口是全內置型的，從而減少了所需的外接引腳數量，或者可以把外接引腳解放出來(lái)而使之成為通用I/O引腳（而不是供無(wú)線(xiàn)電通信接口專(zhuān)用）。 圖1具有集成無(wú)線(xiàn)電通信電路的微控制器方框圖 固件 集成解決方案能夠利用微控制器與無(wú)線(xiàn)電通信電路之間的緊密耦合來(lái)實(shí)現一種用于無(wú)線(xiàn)接入的易用型固件程序庫。有些解決方案甚至提供了一個(gè)完整的協(xié)議棧，用于在設備之間實(shí)現完善的雙向鏈接。通過(guò)提供一個(gè)專(zhuān)為特定的無(wú)線(xiàn)電通信電路和微控制器而定制的完整協(xié)議棧，這些解決方案使得可以輕而易舉地在兩個(gè)或更多的設備之間建立連接。采用一個(gè)簡(jiǎn)單的API來(lái)與無(wú)線(xiàn)電通信電路相配合。在建立了連接之后，協(xié)議將把信息包發(fā)送至目標設備，并在檢測到錯誤的情況下重新發(fā)送信息包。如果失去了與目標設備的連接，協(xié)議將重新建立該連接，或者找到另一條通往目標設備的路線(xiàn)。圖2給出了一個(gè)在無(wú)需增加設計工作量的情況下處理無(wú)線(xiàn)連接的建立、提供可靠的信息包傳送和抗干擾性能的協(xié)議狀態(tài)機實(shí)例。這使得設計者能夠把無(wú)線(xiàn)鏈接作為一個(gè)有線(xiàn)串行總線(xiàn)（比如SPI、UART或I2C）來(lái)處理。 圖2協(xié)議狀態(tài)機實(shí)例 系統 隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)電通信電路與微控制器的集成，制作可放置于住宅的每間屋子里的小型溫度傳感器、讓每個(gè)傳感器定期將其所在位置的溫度報告給主溫度調節裝置（以實(shí)現更加精確的居室供暖和空氣調節控制）如今已是一件微不足道的小事情。 |
