從無(wú)線BMS看無(wú)線MCU

在之前討論無(wú)線BMS的文章中，我們可以看到，不管是TI還是ADI的方案都是由無(wú)線MCU加上電池監(jiān)控器實(shí)現(xiàn)的。SimpleLink是TI基于Thread平臺(tái)的無(wú)線MCU，SmartMesh則是ADI的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。

無(wú)線MCU解決了連接不僅僅需要可靠、靈活，同時(shí)還要能滿足一系列無(wú)線協(xié)議與范圍的要求。市場(chǎng)上無(wú)線MCU產(chǎn)品可以說(shuō)是層出不窮，這類集成無(wú)線通信功能的MCU不僅是一種趨勢(shì)，同時(shí)也是一種挑戰(zhàn)。因?yàn)檫@類產(chǎn)品往往需要超低功耗，性能更是不低。

TI無(wú)線BMS中的SimpleLink MCU

TI在無(wú)線BMS方案采用了CC2662R-Q1無(wú)線MCU與BQ79616-Q1電池監(jiān)控器的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池電量、溫度、電流、電壓的檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞脚c主控芯片完成通信。基于其專有的無(wú)線BMS協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)快速組網(wǎng)。據(jù)TI官方顯示，通過(guò)專有的無(wú)線通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，延時(shí)低、傳輸速率高，數(shù)據(jù)丟包率低。

（無(wú)線BMS中的MCU，TI）

傳統(tǒng)的有線BMS方案的BMU板中括主機(jī)MCU和通信橋接器件。此BMU連接MCU和單節(jié)電池監(jiān)測(cè)單元（CMU）上其他監(jiān)測(cè)器件，而CMU與實(shí)物電池連接。無(wú)線解決方案則是使用無(wú)線接口，通過(guò)無(wú)線收發(fā)器器件，將通用異步接收器/發(fā)送器數(shù)據(jù)從電池監(jiān)控器傳輸?shù)街鳈C(jī)MCU。

在無(wú)線方案中的協(xié)議，TI基于在2.4GHz頻段中運(yùn)行的低功耗Bluetooth技術(shù)，編制了專有無(wú)線BMS協(xié)議，每個(gè)中央單元可支持多達(dá)32個(gè)節(jié)點(diǎn)的星型網(wǎng)絡(luò)配置，有助于提高吞吐量，降低數(shù)據(jù)延遲。該協(xié)議也是TI專有的，在SimpleLink系列無(wú)線MCU中經(jīng)常能看到其身影。

除了在連接上MCU做了優(yōu)化增強(qiáng)，在滿RAM下的0.94μA的超低的待機(jī)電流以及出色的97 dBm無(wú)線鏈路預(yù)算不說(shuō)在車規(guī)級(jí)應(yīng)用的無(wú)線MCU中，在整個(gè)無(wú)線MCU市場(chǎng)中都是相當(dāng)“卷”的存在。器件本身除了M4F處理器外，還配置了一個(gè)具有快速喚醒功能的超低功耗傳感器控制器CPU，該控制器能夠在極低系統(tǒng)電流下進(jìn)行1Hz的ADC采樣，可以說(shuō)為了節(jié)省能耗想盡了辦法。

ADI無(wú)線BMS中的SmartMesh

ADI無(wú)線BMS解決方案中，并未明確表明SmartMesh無(wú)線MCU的具體型號(hào)，我們直接從搭載了SmartMesh技術(shù)的系列來(lái)看。ADI將SmartMesh無(wú)線技術(shù)在嵌入式芯片和預(yù)認(rèn)證的PCB模塊中進(jìn)行了集成，使用時(shí)間同步通道跳變鏈路層進(jìn)行通信。

（SmartMesh無(wú)線芯片，ADI）

高度集成的低功耗2.4GHz無(wú)線電設(shè)計(jì)，外加運(yùn)行SmartMesh的ARM Cortex-M3 32位微處理器。就器件本身設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，采用了一種高度集成的低功率無(wú)線電設(shè)計(jì)，絕對(duì)是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的。在接收端，它有4.5mA的低功耗，在發(fā)送端5.4mA的功耗同樣也是極低。

在無(wú)線連接這項(xiàng)技術(shù)上，ADI無(wú)線BMS方案里借助SmartMesh內(nèi)置了數(shù)據(jù)包裕量，在惡劣的RF環(huán)境中依然能保證速率，同時(shí)時(shí)間同步信道跳變技術(shù)也消除了網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)包沖突，數(shù)據(jù)路由的安排更加高效。對(duì)于嚴(yán)苛射頻環(huán)境中的無(wú)線器件應(yīng)用，SmartMesh帶來(lái)的可靠性還是很令人放心的。

還有哪些無(wú)線MCU？

應(yīng)用于無(wú)線BMS的MCU不算多，畢竟市場(chǎng)上做無(wú)線BMS的廠商本就不多。但是要說(shuō)無(wú)線MCU，那絕對(duì)是一個(gè)龐大的市場(chǎng)。絕大多數(shù)MCU廠商都有在無(wú)線MCU產(chǎn)品線布局，而且每家的無(wú)線MCU也都各具特色，畢竟誰(shuí)也不愿意在無(wú)線技術(shù)這個(gè)市場(chǎng)落入下風(fēng)。

ST的STM32WB系列走的是極低功耗，高自由度路線。STM32WB無(wú)線MCU的雙核分別是運(yùn)行于64 MHz的Arm Cortex—M4核心應(yīng)用處理器件和運(yùn)行于32 MHz的Arm Cortex—M0+核心網(wǎng)絡(luò)處理器。當(dāng)RF和SMPS開(kāi)啟時(shí)，該系列MCU的電流也小于53μA/MHz，功耗極低，不同的認(rèn)證配置也是實(shí)現(xiàn)設(shè)備尺寸和OTA功能的高自由度。

Silicon Labs旗下的32位Sub-GHz無(wú)線MCU EZR32系列產(chǎn)品在業(yè)內(nèi)單芯片的產(chǎn)品中有著領(lǐng)先的能效和RF性能，主要面對(duì)的是智能儀表、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、家居和樓宇自動(dòng)化等應(yīng)用。EZR32系列整合了EFM32 MCU內(nèi)核和EZRadio/EZRadioPRO sub-GHz收發(fā)器，相比于基于分立MCU和RF芯片的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這種整合后的設(shè)計(jì)明顯更有優(yōu)勢(shì)，信號(hào)干擾會(huì)更小。

小結(jié)

無(wú)線MCU與應(yīng)用端需求在不斷磨合中，龐大的市場(chǎng)有很多可以運(yùn)用無(wú)線技術(shù)的應(yīng)用。這些無(wú)線MCU不管是功耗，集成度，又或是RF性能，都是各個(gè)廠商角逐競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。在無(wú)線BMS應(yīng)用這個(gè)領(lǐng)域，無(wú)線MCU除了功耗端在盡可能做小，更重要的仍然是無(wú)線通信技術(shù)在復(fù)雜射頻環(huán)境中的可靠與穩(wěn)定。