射頻通信模式和協(xié)議繁復(fù)的的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工具

萬物互聯(lián)時代，人、流程、數(shù)據(jù)和事物與網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)合的深度和廣度都大大增加，并延伸出人對人（P2P）、機器對人（M2P）和機器對機器（M2M）等多類型的交互模式。這樣做的好處是顯而易見的：推動人類社會從信息化走向智能化，是自互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)之后最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)創(chuàng)新。

當(dāng)然，技術(shù)創(chuàng)新總是會伴隨著相應(yīng)的設(shè)計挑戰(zhàn)，對于萬物互聯(lián)必要的射頻通信環(huán)節(jié)更是如此。在網(wǎng)絡(luò)搭建上，交互模式的多樣性同樣會帶來通信方式的改變，從點對點變成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)的選取上，僅僅只是物聯(lián)網(wǎng)中的短距離低功耗網(wǎng)絡(luò)就有很多種選擇。這些由簡入繁的改變，無疑增加了用戶開發(fā)的復(fù)雜性。

好消息是，這些挑戰(zhàn)并不需要工程師朋友們獨自面對。貿(mào)澤電子準(zhǔn)備了豐富的通信/射頻開發(fā)工具，幫助大家輕松解決這些煩惱。

出色的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)開發(fā)工具

正如計算機網(wǎng)絡(luò)為了適應(yīng)設(shè)備增加而從分散式、集中式通信模式過渡到分布式通信模式一樣，傳統(tǒng)上每個通信終端均通過一條與AP（Access Point）相連的無線鏈路來訪問網(wǎng)絡(luò)，但隨著萬物互聯(lián)中物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，這樣的方式就會顯得效率不高，尤其是在末端設(shè)備的信息互通上面。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)正是為了解決這一難題。

和傳統(tǒng)單跳網(wǎng)絡(luò)相比，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)又被稱為多跳網(wǎng)絡(luò)。在這樣的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，任何無線設(shè)備節(jié)點都可以同時作為AP和路由器，網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點都可以發(fā)送和接收信號。通過這樣的方式，一個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接可以進行高度擴展。圖1演示了無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的局部特征，展現(xiàn)了其全連接的特性。

通過這種全連接的網(wǎng)絡(luò)形式，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)具有很多獨特的技術(shù)優(yōu)勢，包括：

更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬

容易實現(xiàn)NLOS配置

組網(wǎng)迅速，易于部署和安裝

結(jié)構(gòu)靈活，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定

當(dāng)然，在具體方案開發(fā)的過程中，打造無線Mesh網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要每一個節(jié)點都具有靈活的射頻通信配置，既要作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，又要能夠承擔(dān)網(wǎng)關(guān)的角色。同時，每個節(jié)點的復(fù)雜度提升從點到面都增加了設(shè)計的難度，這其中系統(tǒng)開發(fā)和功耗管理是最為突出的。因此，在低功耗的前提下，除了天線這些核心的射頻器件以外，也要終端具備射頻匹配網(wǎng)絡(luò)的能力。

通過采用貿(mào)澤電子在售的來自制造商Silicon Labs的SLWRB4308D開發(fā)工具，用戶可以快速開發(fā)出面向網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的線路供電型物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。

SLWRB4308D開發(fā)工具用于評估MGM210P Mighty Gecko和BGM210P Blue Gecko模塊的+10dBm發(fā)射功率版本，其中BGM210P基于EFR32BG21 Blue Gecko SoC打造，支持藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)。這種無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)下非常熱門的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌试S用戶基于藍(lán)牙技術(shù)打造大型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠輕松擴展到數(shù)百臺，甚至是數(shù)千臺藍(lán)牙Mesh設(shè)備。BGM210P支持的藍(lán)牙5.1是低功耗藍(lán)牙，幫助用戶打造具有低成本、低功耗、小型化等優(yōu)勢的方案，在樓宇自動化、智慧農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、資產(chǎn)追蹤和醫(yī)院設(shè)備監(jiān)測等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。

為了方便用戶快速開發(fā)方案，與WSTK主板、Gecko SDK套件和Simplicity Studio IDE一起，SLWRB4308B 提供了一個強大的嵌入式開發(fā)平臺，其中包含創(chuàng)建、調(diào)試和優(yōu)化基于xGM210P模塊的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序所需的硬件和軟件。

當(dāng)然，需要注意的是，SLWRB4308D無線電板不能獨立使用，需要配備對應(yīng)的主板。大家也可以直接購買貿(mào)澤電子上在售的SLWSTK6102A無線模塊入門套件進行上述功能的相關(guān)評估，該套件中提供多個無線電板，以支持網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)設(shè)置，主要包括：

2個無線入門套件（WSTK）主板

2個GM210Px32無線Gecko模塊無線電板（+20dBm）

2個GM210Px32無線Gecko模塊無線電板（+10dBm）

在支持工具方面，SLWSTK6102A包括強大的軟件堆棧、高級調(diào)試和優(yōu)化工具、示例應(yīng)用程序代碼、預(yù)先編譯的演示、文檔以及各種其他資源。

能效管理和板載接口是SLWSTK6102A兩個值得一提的產(chǎn)品亮點。在能效管理方面，SLWSTK6102A搭載用于監(jiān)控能耗的AEM電路。如圖4所示，將板子上的滑動開關(guān)滑至AEM選項時，主板上的低噪聲3.3V LDO便用于為無線電板供電。需要特別指出的是，SLWSTK6102A的電源域是經(jīng)過精心設(shè)計的，可以為目標(biāo)設(shè)備選擇不同的電源（USB、紐扣電池和外部電源供電選項），同時保留調(diào)試功能。為防止在板控制器斷電時從目標(biāo)電源域泄漏電流，該電源域也特別進行了隔離處理。

圖4：SLWSTK6102A的供電選擇（圖源：Silicon Labs）

SLWSTK6102A豐富的接口資源是另一大優(yōu)勢。其中，虛擬COM端口接口（VCOM）通過USB或以太網(wǎng)提供易于使用的串行端口連接；數(shù)據(jù)包跟蹤接口（PTI）提供有關(guān)無線鏈路中傳輸和接收數(shù)據(jù)包的寶貴調(diào)試信息；20針擴展（EXP）接頭可通過通用串行接口（例如SPI、UART、I2C）連接外部外圍設(shè)備或插件板接口套件；此外，還包括支持SWD、JTAG和C2的板載調(diào)試器。

通過豐富的配置，SLWSTK6102A讓藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點都具有出色的可擴展性。

一個套件，多種協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的復(fù)雜性是用戶需要面臨的另一個具有代表性的難題，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的應(yīng)用中，WiFi、藍(lán)牙、ZigBee等協(xié)議都在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域擁有各自不同的應(yīng)用，但用戶需要花費大量的研發(fā)資源在不同的芯片平臺上開發(fā)不同的協(xié)議軟件。

同時，各種協(xié)議幾乎都擁有自己的生態(tài)壁壘，以至于今天我們所建立的物聯(lián)網(wǎng)，還是一個個隔離的生態(tài)系統(tǒng)，如果設(shè)備自身不能夠支持多種協(xié)議，便無法在跨協(xié)議之后再次提供必要的連接性。隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的快速增加，這一問題將愈發(fā)明顯。根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，預(yù)計到2025年，全球每分鐘將會有超過15萬個設(shè)備連接入網(wǎng)，給包括物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的連接應(yīng)用帶來指數(shù)級增長。

因此，我們需要一個高效且合適的物聯(lián)網(wǎng)平臺來提供對各種主流協(xié)議的支持，以實現(xiàn)設(shè)備在實際應(yīng)用中對各種標(biāo)準(zhǔn)的無縫融合，為泛在網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供強有力的支持。

STM32WB5MM-DK探索套件是附帶STM32WB5MMG MCU的探索套件。作為板子的核心，STM32WB5MMG MCU是一款超低功耗和小尺寸認(rèn)證的2.4GHz無線模塊，支持藍(lán)牙5.2、Zigbee3.0、OpenThread、動態(tài)和靜態(tài)并發(fā)模式以及802.15.4專有協(xié)議。憑借其良好的接收器靈敏度和高輸出功率信號，無論支持何種協(xié)議，都能夠提供一流的射頻性能。

對于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，設(shè)備安全性能是極為重要的。STM32WB5MMG MCU嵌入了多項安全性能設(shè)置，包括256位AES硬件加密、PCROP讀寫保護、JTAG熔絲位、采用橢圓曲線加密引擎的公鑰加密等，為最終的應(yīng)用提供出色的安全硬件功能。

在面向射頻的應(yīng)用中，用戶在使用STM32WB5MMG MCU時，并不需要射頻專業(yè)知識。該產(chǎn)品提供完全免版稅的協(xié)議棧，比如配有HAL和LL外設(shè)驅(qū)動、完整的中間件和無線協(xié)議棧，以及各種預(yù)配置的軟件示例，是加快開發(fā)速度的理想選擇。

此外，當(dāng)我們使用任何意法半導(dǎo)體相關(guān)的MCU開發(fā)工具時，都不能忽視如圖7所示的STM32生態(tài)系統(tǒng)。這些豐富的生態(tài)資源會極大地簡化系統(tǒng)設(shè)計，從而加速方案的上市進程。

我們再將視角移到板子上。STM32WB5MM-DK在出色的射頻性能外，還提供了可觸摸感應(yīng)的0.96英寸128x64 OLED顯示屏、傳感器、USB和128Mbit四路SPI NOR外部閃存。板連接器包括：

STMod+

ARDUINO?Uno V3擴展連接器

USB用戶，配有Micro-B連接器

TAG10 10引腳占位

在此，必須要強調(diào)一下這款探索套件的可擴展性。借助STM32WB5MM-DK上的擴展排針，用戶可針對特定應(yīng)用輕松連接Arduino板。借助Arduino這種便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，可以在Windows、Mac OSX、Linux三大主流操作系統(tǒng)上運行，進一步提升設(shè)備的智能化能力。

無論是STM32WB5MMG MCU，還是STM32WB5MM-DK探索套件，靈活的電源選項都是突出的性能優(yōu)勢。STM32WB5MM-DK為用戶提供ST-LINK/V2-1 USB連接器、來自Arduino或外部連接器的5V電壓、USB充電器或USB電源多個電源選項，在面向音頻、照明、家居和樓宇自動化、物聯(lián)網(wǎng)、遙控器等應(yīng)用中，可以輕松實現(xiàn)具有優(yōu)勢的供電選擇。

射頻/通信開發(fā)難度的增減

射頻/通信是一個龐大復(fù)雜的技術(shù)領(lǐng)域，面向每一個不同的領(lǐng)域都會延伸出全新的模式和協(xié)議，這引發(fā)了業(yè)界的一個分歧點。有從業(yè)者認(rèn)為化繁為簡的通信系統(tǒng)是必要的，這樣的系統(tǒng)遲早會到來；也有從業(yè)者認(rèn)為，隨著萬物互聯(lián)下探到更廣闊的場景中，射頻/通信系統(tǒng)將更加繁復(fù)。而無論結(jié)果如何，在貿(mào)澤電子都能夠找到合適的開發(fā)工具，最終呈現(xiàn)給工程師朋友們的開發(fā)界面都會是簡單易用的。

審核編輯：郭婷