使用開發(fā)工具和套件設計RF通信設備的開發(fā)系統(tǒng)

雖然可以為自定義或安全應用定義專有通信硬件和協(xié)議，但大多數(shù)時候設計工程師使用硬件塊來實現(xiàn)標準或協(xié)議。沒有比通信鏈接更真實的了。

早期，RS-485，RS-232和IEE-488等鏈接易于理解和編碼。簡化的OSI模型意味著設計可以由單個工程師從頭開始構建?？纯?a target="_blank">USB，TCP/IP，以太網(wǎng)和以太網(wǎng)供電（PoE）帶來的復雜性，您可以看到曾經(jīng)簡單的解決方案現(xiàn)在是團隊的努力。

為了滿足當前的產(chǎn)品上市時間限制，設計工程師需要更高級別的構建模塊和全面的開發(fā)工具。所選的固件和硬件需要集成，測試，監(jiān)控，表征，認證和批準。硬件和軟件工程師需要協(xié)同工作，而開發(fā)工具通常是他們加入時尚的地方。

黑盒子

在數(shù)字領域，工程師通?？梢赞D向他或她的直覺或“親身感受”來掌握給定設計中的任何部分如何運作。我們可能無法設計比我們指定的處理器更好的乘數(shù)，但至少我們了解乘法器正在做什么，它是如何工作的，以及如何使用它。

對于模擬，這變得更抽象。雖然我們可能對運算放大器的功能和使用有所了解，但很可能我們相對較小的比例可以說他們理解精心設計的運算放大器的復雜性和細微差別。

當涉及無線技術時，這種不確定性會增加一層。即使對于經(jīng)驗豐富的RF工程師來說，這也是一個經(jīng)常需要多次旋轉的迭代過程。因此，這是一個區(qū)域，其中設計的整個功能塊可以粘貼到原理圖上并且填充到PC板上，通常遵循相對無風險的“強烈推薦”或“嘗試和真實”布局。

為了使工程師的生活更輕松，芯片制造商提供射頻開發(fā)和評估工具，其中包含可以重新編程并用作測試和開發(fā)平臺的鉤子的工作示例板或模塊。

一個完美的例子是恩智浦的JN5148-EK010，596。它支持2.4 GHz ZigBee（IEEE 802.15.4）設計，包含五個電池供電的無線節(jié)點模塊，可容納基于公司JN5148無線微控制器的溫度，濕度和光級傳感器（圖1A和1B）。

圖1A：恩智浦提供了一個非常全面的設計和開發(fā)套件，其中包含五個鏈接，其中兩個是高功率的。 LCD增強鏈接對于在現(xiàn)場測試和評估性能時顯示參數(shù)也很有用。

圖1B：32位JN5148架構具有豐富的外設功能，包括音頻，12位A/D和D/A以及加密引擎。

這些低功耗32位RISC CPU內(nèi)核主要面向家庭和樓宇自動化應用，并實現(xiàn)具有高達128 KB RAM和128 KB閃存代碼和數(shù)據(jù)空間的ZigBee協(xié)議棧。它們可以通過片上SPI和UART外設作為本地主機的從處理器。

對于更長距離的測試和開發(fā)，五個模塊中的兩個功率更高，并提供20 dBm的最大輸出電平。此外，其中一個模塊包含一個LCD，因此用戶代碼可以顯示RSSI，例如，您可能需要驗證的其他測試和調試參數(shù)。

緊密集成的是基于Eclipse標準IDE工具鏈的C編譯器，匯編器，GNU調試器和閃存編程中心，使用JTAG作為連接機制。此環(huán)境支持RTOS實現(xiàn)并幫助管理堆棧。

在此示例中，網(wǎng)絡堆棧通過不受限制的開發(fā)協(xié)議提供，無需許可或費用。

合作

有時，第三方公司將與半導體供應商合作，以支持目標芯片。這使得設計師可以更快地獲得更新的技術，并將更多的專業(yè)知識封裝在開發(fā)套件和模塊中。它還允許設計工程師使用芯片制造商的工具鏈。

BlueRadios用于藍牙和低功耗藍牙的BR-EVAL-LE4.0-S2A開發(fā)套件就是一個很好的例子（圖2）。作為一個相當新的標準，藍牙規(guī)范4.0版與舊標準藍牙非常不同（參見TechZone文章“低功耗藍牙獲取個人”）。

圖2：Blue Radio開發(fā)套件支持藍牙Vers。 4流音頻鏈接以及藍牙低功耗模式。

小型藍色無線電（圖3）基于德州儀器（TI）的無線芯片，如CC2540。這些嵌入式微控制器無線電還包含RF協(xié)議固件，堆棧，用戶代碼和開發(fā)空間。與恩智浦部件一樣，它們包括用于傳感器的A/D轉換器，低功耗模式，閃存（128 KB），RAM（高達256 KB），I/O以及UART甚至USB等串行鏈路。一個很好的功能是每個CC2540都包含一個唯一的48位地址

圖3：微小的藍色無線芯片模塊基于TI CC2540嵌入式無線芯片。

作為TI合作伙伴，Blue Radio開發(fā)環(huán)境使用TI CC-Debugger在開發(fā)期間獲得對芯片的訪問權限，并作為編程接口（圖4）。通過在電路板上添加雙引腳tx/rcv UART編程標頭，可以更新產(chǎn)品生命周期的固件。 TI還提供了藍牙技術的入門讀物。

圖4：設計人員可以利用TI的CC系列射頻系統(tǒng)調試器來幫助開發(fā)和修改藍色無線電，或幫助他們設計自己的藍色無線電。 Blue Radios作為穩(wěn)定的參考設計。

依賴復雜技術的開發(fā)工具的另一個原因是標準經(jīng)常變化或更新。與其成為每個標準的專家，讓芯片供應商跟蹤，支持和實施更新和新版本變得越來越謹慎。

無線鏈接領域的一個很好的例子就是Wi-Fi。飛思卡爾提供了一個高度集成的開發(fā)環(huán)境，其中包括對Wi-Fi的支持。對于基于ARM Cortex-M4 32位架構的Kinetis微控制器，飛思卡爾提供了一個使用插件開發(fā)板的塔式開發(fā)平臺（圖5）。飛思卡爾的Wi-Fi開發(fā)模塊是TWR-WIFI-RS2101，支持802.11n數(shù)據(jù)速率。

數(shù)字。 5：基于塔的飛思卡爾開發(fā)系統(tǒng)為設計人員提供了靈活且可重復使用的硬件和固件開發(fā)平臺。用于調試和PC接口的接口卡可以與特定的開發(fā)模塊和用戶構建的原型進行交互。

開源Freescale Tower平臺還使用Eclipse開發(fā)工具鏈環(huán)境。飛思卡爾可提供豐富的IP選擇，并包含MQX RTOS。它的Code Warrior Studio管理項目，并且對MQX，Linux和OSEK OS目標環(huán)境具有內(nèi)核感知能力。它還與第三方編譯器（如IAR和Kiel）掛鉤，因此如果您已經(jīng)擁有經(jīng)驗和歷史記錄，則無需重新學習新編譯器。

本文介紹了針對RF通信設備的開發(fā)系統(tǒng)。這些通常集成了開發(fā)硬件，PC，通信鏈接，編譯器，匯編器，庫和測試工具，以支持高級別的應用程序開發(fā)。討論的工具還可以衡量您的設計的性能和有效性。