無線通信芯片的案例
汽車無線通信芯片—車規AEC-Q100認證
無線通信芯片介紹
隨著信息、計算和芯片技術的迅速發展，外界信息交互需求日益增長，車內電子系統數量不斷增加，汽車電子系統變得越來越復雜，各個系統間的信息傳遞需要通信網絡的有力支撐。根據通信連接形態的不同，汽車通信應用分為無線通信和有線通信。無線通信主要用于實現V2V（汽車與汽車互聯）、或者V2X（汽車與用戶設備互聯，或汽車與其它設備，如通信基站和衛星的通信等連接）。有線通信主要用于車內設備之間的各種數據傳輸。
無線通信按照傳輸距離可劃分為廣域網通信和局域網通信。廣域網通信包括移動蜂窩網絡通信、衛星GNSS通信；局域網通信包括V2X直連通信、藍牙、Wi-Fi、UWB等。無線通信支持通信速率從1Mbps到數Gbps。
2. 各類無線通信芯片
（1）移動蜂窩芯片
蜂窩移動通信（Cellular Mobile Communication）采用蜂窩無線組網方式，在終端和網絡設備之間通過無線通道連接起來，進而實現用戶在活動中可相互通信。主要特征是終端的移動性，并具有越區切換和跨本地網自動漫游功能。蜂窩通信從20世紀80年代至今，已經發展到第五代（5G）。
與手機移動通信類似，汽車移動通信通過接入通信基站實現信息的發送和接收。移動蜂窩芯片是負責車與基站通信的芯片，其根據移動通信制式劃分為2G/3G/4G/5G移動蜂窩芯片。目前，汽車移動通信應用比較廣的是4G，5G的滲透率也正在快速提升。相比于舊的版本，5G通信芯片在傳輸速率、低延時、可靠性等性能上都有較大提升。
展開 無線取餐/排隊呼叫器采用先進的DP4306無線通信芯片
無線取餐/排隊呼叫器采用先進的DP4306無線通信芯片，該芯片是一款低功耗、高性能、獨立運行的射頻收發芯片，適用于各種230、 315、433、470、868、915MHz的無線應用。無線呼叫系統由主機、接收器和充電器組成，超大型場所也可選配外接大功率發射機。可應用于餐飲、休閑娛樂、商場、診所、兒童游樂中心、銀行、工廠、汽車4S店和考試中心等場所，可實現服務呼叫、管理呼叫、排隊呼叫、單呼、組呼、群呼、定時呼、發送數字、英文和中文（高級版）信息等功能
DP4306本芯片是一款高性能低功耗的單片集成收發機，工作頻率可覆200MHz~1000MHz， 該芯片集成了射頻接收器、射頻發射器、頻率綜合器、GFSK調制器、GFSK解調器等功能模 塊。通過SPI接口可以對輸出功率、頻道選擇以及數據包格式進行靈活配置，并且內置CRC、 FEC、自動應答和自動重傳機制，可以大大簡化系統設計并優化性能。
展開 專為二輪電動車一鍵啟動設計的無線通信芯片-SI24R05
SI24R05芯片是一款專為二輪電動車設計的無線通信芯片，它成功地將汽車上的一鍵啟動和PKE（無鑰匙進入）技術移植到了二輪電動車領域，極大地提升了電動車的智能化水平和用戶體驗。
首先，SI24R05芯片通過藍牙或其他無線通信技術，實現了電動車與遙控手柄之間的可靠連接。車主可以通過這個遙控手柄，實現對電動車的遠程操控，包括一鍵啟動、解鎖、上鎖等功能。這種無鑰匙的設計，不僅方便了車主的操作，也提高了電動車的安全性，有效防止了鑰匙丟失或被盜用的風險。
其次，SI24R05芯片在通信性能和穩定性方面表現出色。它采用了先進的無線通信技術，具有較強的抗干擾能力和信號傳輸能力，即使在復雜的環境條件下也能保持穩定的連接。這確保了車主在使用遙控手柄時，能夠享受到流暢、無阻礙的操控體驗。
此外，SI24R05芯片還具備較低的功耗特性。它采用了高效的電源管理方案，能夠有效地延長電動車和遙控手柄的續航時間，減少了頻繁充電的麻煩，提高了使用的便利性。
總的來說，SI24R05芯片通過引入汽車級的無鑰匙啟動和PKE技術，為二輪電動車帶來了更高級別的智能化和便利性。它的出色性能和穩定性，使得電動車的使用更加安全、便捷和舒適。未來，隨著技術的不斷進步和應用的深入，我們可以期待更多類似的創新產品為電動車行業帶來更大的變革和發展。
Si24R05 是一款高度集成的低功耗RISC-V SOC 芯片（MCU+2.4G+125K），具有低功耗、Low Pin Count、寬電壓工作范圍，集成了 13/14/15/16 位精度的 ADC、LVD、UART、SPI、I2C、TIMER、WUP、IWDG、RTC、無線收發器（2.4G無線射頻收發器）、3D 低頻喚醒接收器（125K低頻喚醒接收器）等豐富的外設。
展開 新型LTE230無線技術能解決智能電網通信痛點
經在國家電網試點的運行測試，LTE230系統在郊區環境下覆蓋距離可達12km，城區環境下覆蓋距離可達3.5km，并且在有樹木遮擋環境、樓宇遮擋環境、室內環境、雨天、霧天等復雜環境下，具有良好的覆蓋能力，進一步降低了無線網絡組網成本。普天技術堅持創新發展LTE230系統，2014年“新型230MHz電力無線寬帶通信系統研究與應用項目”榮獲國家電網公司科技進步二等獎。
2016年，普天技術攜手國家電網公司，于重慶武隆試驗驗證了基于離散窄帶頻譜的載波聚合無線接入技術，實現了基于窄帶資源的寬帶化傳輸并與在用其他系統的共存；于浙江海鹽、福建晉江通過載波聚合技術開展了電力無線通信試驗，驗證了用電信息采集、配變監測、負荷控制等多種業務支撐性能。而這些試驗網的驗收通過，也為國家無線電管理部門實現頻譜管理創新提供了支撐。
2017年6月，國網浙江電力海鹽供電公司“在230MHz頻段使用載波聚合技術進行電力無線通信試驗”成功通過驗收，接下來的擴大規模試驗，將實現業務接入規模化，提高頻譜使用率。也將擴大業務應用種類，深化精準負控、配電自動化三遙等業務應用。同時還將籌建低頻段物聯網技術研究與應用試驗室，深度研究和應用230MHz頻段電力物聯網技術，不斷提高電網智能化水平，奠定智能電網快速發展的通信基礎。
推動專網產業鏈成熟，創新引領行業發展
電力無線專網的規模巨大，網絡復雜，必須有健全的產業鏈進行支持方能長期穩定的發展。終端芯片是整個產業鏈的關鍵一環，要有高集成度的專用射頻芯片和基帶芯片。為此，普天技術與北京智芯微電子科技有限公司合作開發了基于TD-LTE230電力無線通信基帶芯片，同時基于此款芯片研發出了第一個在LTE230電力無線專網使用國產芯片的自主研發出手持語音終端（CP PTM9100-230M）設備。
展開 
射頻工作范圍為UHF的500M~980MHz之間的無線芯片-U1R32D
無線芯片是指能夠進行無線通信的芯片。隨著無線通信技術的迅速發展，無線芯片也成為了現代電子設備的重要組成部分。
無線芯片，顧名思義，是一塊用于實現無線通信的芯片。無線芯片廣泛應用于無線電視、移動通信、無線路由器、藍牙耳機等各種設備中。通俗的講，無線芯片就是在芯片內部嵌入一些無線電路，使得設備可以與其他設備進行無線通信。
無線芯片的結構主要包含天線、射頻前端、中頻、基帶、以及控制部分等幾個部分。其中，天線與射頻前端主要負責將模擬信號轉化為數字信號；中頻部分主要是將數字信號進行處理，將信號分為高頻和低頻進行處理；基帶部分則負責對信號進行調制和解調等處理。
由工采電子代理的國產集成DSP內核無線音頻傳輸的無線接收芯片 - U1R32D，是一款用于無線音頻傳輸的接收芯片，配合無線發射芯片完成高品質無線音頻傳輸。射頻工作范圍為UHF的500M~980MHz之間。由于集成了DSP內核及必要的外設，單芯片集成度高，性價比好。適用于無線K歌系統，無線音頻傳輸和廣播系統等。
標準I2S接口，支持兩種工作時鐘Master和Slave。支持4種數據位寬16/20/24/32bits。支持四種數據對齊模式，含左對齊/右對齊/I2S/DSP模式。其中DSP模式又分DSP mode A和DSP mode B。支持兩片U1R32D芯片的兩路I2S并聯，共用一條I2S通道連接到后級DSP或者DAC等。
展開 水肥一體化無線芯片解決方案-ASR6601
具有測量通道多，功能全，采集精度高，可在野外氣候惡劣環境下長時間穩定工作，工業檢測標準設計，便攜式防震結構；
控制器物聯網控制系統的核心設備，通過ASR6601低功耗星型通訊組網，連接到智能網關，接收云中心、電腦終端或手機APP軟件系統發出的控制命令，從而輸出相應開關量/正反轉等信號，實現對電磁閥/電機等設備的控制;
ASR6601是由翱捷科技股份有限公司研發的首顆支持LoRa調制方式的國產低功耗廣域網無線通信SoC，內部集成了Sub 1GHz射頻收發機、ARM STAR微處理器.
ASR推出了首顆國產支持LoRa的LPWAN低功耗廣域網無線通信SoC芯片ASR6601。ASR6601在單一芯片上集成了通用微控制器和射頻單元，包括射頻收發器，調制解調器和一個48 MHz 主頻、采用Arm Cortex M4架構的32位MCU。多種內存選擇包括最大256KB的閃存和64KB的SRAM等，內置嵌入式LCD驅動程序，支持AES、DES、RSA、ECC、SHA、SM2/3/4硬件加密。與此同時，ASR6601可以達到-148dBm的超高靈敏度，以及最大22dBm的發射功率，而QFN48最小尺寸僅6mm x 6mm。通過SoC設計，ASR6601成為目前市場上功耗更優、性能最強、成本最低的LPWAN芯片，極大降低了用戶設計門檻，同時幫客戶節省大量時間并減少物料清單和運營成本，尤其適用于大批量應用的項目和需要定制化設計的項目。
ASR6601豐富的外設接口：Up to42 configurable GPI0s:3 X I2c,1 x I2S,4 X UART, 1 X LPUART ,1 X SWD, 3 X SPI,1 X QSPI,and 2 X WDG;
展開 飛控與外界無線數據通信
除此之外，四旋翼無人機還需要與地面站或其他四旋翼有數據交互，用于狀態監控，集群協同等
一 硬件與協議
無人機與外界通信主流方案包括三種：WiFi，藍牙，2.4G無線數傳。其中WiFi與藍牙也是傳輸信號也在2.4G頻段，一般硬件設備都內置有WiFi,藍牙功能，2.4G收發端都需要額外配置模塊
也有部分數傳模塊可以工作在433MHz、915MHz頻段，相同功率，頻率低衍射性能好，傳輸距離遠；頻率高則帶寬大一點，傳輸速度快
通常開發這三類硬件需要一個2.4G射頻芯片，在上層開發協議棧。這三類方案一些常見產品指標對比如下，其中藍牙5.0比4.0在帶寬和傳輸距離上有提升，數傳模塊產品性能區間較大，可以結合價格和場景需要選用
市面上這三種都是模塊產品如ESP8366 WiFi模塊，3DR 915MHz無線數傳模塊，對外屏蔽協議棧細節。與飛控走串口協議，在PX4中只需要讀寫串口解析應用層MAVLink協議即可
二 MAVLink協議
MAVLink定義了輕量級無人機之間傳輸數據格式，支持多種語言和多種平臺，支持至多255種機型，并且高度可靠與安全。2009年發布MAVLink v1，2017年發布版本MAVLink v2. MAVLink系列無論是數據幀格式還是交互過程，都和socket十分相似，我們下面一起來看一下
1 MAVLink實現
1.1 協議
MAVLink v2相比于v1，頭部標記由8字節升級到14字節，擴展性進一步提高。
展開 仿真APP助力無線通信器件研發設計
<p><strong>無線通信器件</strong>是實現無線通信的基礎，包括<strong style="color: rgb(9, 64, 142);">射頻芯片</strong><strong>、</strong><strong style="color: rgb(9, 64, 142);">功率放大器</strong><strong>、</strong><strong style="color: rgb(9, 64, 142);">濾波器</strong><strong>、</strong><strong style="color: rgb(9, 64, 142);">天線</strong>和<strong style="color: rgb(9, 64, 142);">收發模塊</strong>等。它們負責信號的生成、調制、放大、濾波和傳輸，共同確保無線通信的高效性和穩定性。這些器件廣泛應用于<strong style="color: rgb(9, 64, 142);">5G基站</strong><strong>、智能手機、</strong><strong style="color: rgb(9, 64, 142);">無線網絡</strong><strong>、衛星通信</strong>等領域，極大地促進了信息流動和全球互聯互通。</p><p><strong>通信器件的性能關系到信息的傳輸質量與速度</strong>。使用<strong>仿真APP</strong>能夠在研發初期，在虛擬環境中對各類通訊器件在不同工況下的性能指標進行直觀展示，從而<strong>識別潛在設計缺陷，指導設計優化</strong>。
展開 配合無線接收芯片完成高品質無線音頻傳輸的發射芯片-U1T32A
發射芯片是無線通信設備中的核心組件，負責將信息信號轉換為可無線傳輸的電磁波。其工作原理主要圍繞?信號調制、上變頻、功率放大和天線輻射?四個關鍵步驟展開。
發射芯片的核心工作流程：
基帶信號輸入?：發射芯片接收來自基帶處理器的數字信息信號（如語音、數據）。這些信號是低頻的基帶信號，無法直接通過天線有效輻射。
調制?：芯片內部的?調制器?將基帶數字信號加載到一個高頻的載波信號上。這個過程稱為調制，常見的調制方式包括ASK（幅移鍵控）、FSK（頻移鍵控）和QAM（正交振幅調制）。調制后的信號稱為中頻（IF）信號，它包含了原始信息，但頻率仍需提升。
功率放大?：經過上變頻的射頻信號功率非常微弱。?功率放大器（PA）? 將此信號放大到足夠的功率水平（手機發射功率通常為1~23dBm），以確保信號能夠有效傳輸到基站或接收設備，并克服路徑損耗。
濾波與天線發射?：放大后的信號通過?帶通濾波器?，濾除調制和放大過程中產生的雜散頻率和噪聲，保證信號的純凈度，避免干擾其他頻段。最后，純凈的、高功率的射頻信號通過?天線開關?切換至發射天線，由天線將電信號轉換為電磁波并輻射到空間中。
由工采網代理的U1T32A是上海山景推出的一款高度集成的UHF無線音頻發射芯片，配合無線接收芯片完成高品質無線音頻傳輸。，單芯片集成度高，性價比好。適用于無線K歌系統、無線音頻傳輸、廣播系統等多種場景；該芯片集成了32位RISC MCU內核與豐富的外設資源，具備優異的射頻性能與音頻處理能力，可實現高品質無線音頻傳輸。
U1T32A將32位RISC MCU內核、高性能UHF射頻發射器、高品質音頻接口以及豐富的電源管理模塊集成于單顆芯片之中，適用于各類需要無線音頻發射的應用場景。
展開 質量流量計是否支持無線通信方式？
支持多設備組網與集中管理
多臺質量流量計可通過無線網絡構成監測網絡，統一接入SCADA或MES系統，助力企業數字化轉型。
提升安全性與合規性
在防爆、潔凈室或醫藥化工等敏感區域，無線通信避免了因接線引發的安全隱患，同時滿足GMP、ATEX等認證要求。
三、布瑯軻鍶特如何實現無線通信？
布瑯軻鍶特采用“智能儀表+無線網關”的解決方案，質量流量計內置標準數字接口（如RS-232/485），可連接專用無線通信網關，將數據加密傳輸至本地服務器或云平臺，此外部分新型號已直接集成藍牙模塊，支持短距離無線配置與調試，極大方便現場操作。
值得一提的是，布瑯軻鍶特的無線通信方案遵循國際工業標準，確保數據傳輸的穩定性、低延遲與高安全性，適用于半導體制造、生物反應器、燃料電池測試等高要求場景。
質量流量計不僅“支持”無線通信，而且正朝著“全無線化、智能化、云互聯”的方向快速發展，選擇像布瑯軻鍶特這樣具備前瞻技術布局的品牌，意味著您正在為以后的智能工廠打下堅實基礎，如果您正在尋找一款兼具高精度測量與先進無線功能的質量流量計，不妨深入了解布瑯軻鍶特的解決方案——讓每一克氣體、每毫升液體的流動，都盡在掌握之中。
展開 首個融入IP協議的無線通信標準——6LoWPAN
近年來集成了網絡技術、嵌入式技術和傳感器技術的低速率無線個域網（LR-WPAN）技術成為了研究熱點。LR-WPAN是為短距離、低速率、低功耗無線通信而設計的網絡，可廣泛用于智能家電和工業控制等領域。IETF組織于2004年11月正式成立了IPv6 overLR-WPAN（簡稱6LowPan）工作組，著手制定基于IPv6的低速無線個域網標準，即IPv6over IEEE 802.15.4，旨在將IPv6引入以IEEE 802.15.4為底層標準的無線個域網。其出現推動了短距離、低速率、低功耗的無線個人區域網絡的發展。IEEE 802.15.4是LR-WPAN的典型代表，其應用前景非常廣闊，以其為基礎的研究方興未艾。
但是，IEEE802 15.4只規定了物理層 （PHY）和媒體訪問控制（MAC）層標準，沒有涉及到網絡層以上規范，而IEEE 802 15.4設備密度很大，迫切需要實現網絡化。同時為了滿足不同設備制造商的設備間的互聯和互操作性，需要制定統一的網絡層標準。IPv6以其規模空前的地址空間及開放性，對LR-WPAN產生7極大的吸引力。
1、IEEE 882.15.4技術概述
IEEE 802.15.4定義的是PHY和MAC層。
IEEE802.15.4標準的主要特征：①低速率，對于2.4GHz、828MHz、915MHz 3個頻段分別對應250Kb/s、20Kb/s和40Kb/s3種速率；②低功耗，在待機模式下可使用2節5號干電池驅動6個月以上；③低成本，一般采用硬件資源非常有限的底端嵌入式設備或更小的特殊設備；④短距離，節點信號覆蓋范圍有限，一般為10－100m；⑤低復雜度，比現有的標準低；⑥短幀長，最大幀長度為127字節；⑦多拓撲，網絡拓撲結構豐富，支持星型拓撲和點對點拓撲2種基本拓撲結構及其混合組網。
展開 
RFSOC無線通信開發平臺-8T8R
ZXB-27DR-8T8R 數模混合信號處理卡，采用Xilinx ZYNQ UltraScale+RFSoCZU27DR，可以訪問大型FPGA 門密度，8 路ADC / DAC 端口，可擴展I / O 端口和DDR4 內存，適用于各種不同的可編程應用，帶有ZU27DR FPGA 的ZXB-RFSOC-2T2R 由 4 路12 位，采樣率4.0GSPS ADC 和 4 路14 位，采樣率6.554 GSPS DAC 端口提供支持。
RFSOC無線通信開發平臺-2發2收
RFSOC開源社區平臺，當下行業入門級低門檻驗證板，面向雷達、通信、測試測量、電子對抗等多個領域前期驗證評估，具有豐富的參考案列，完整的軟硬件生態，開發工具支持Simlink、matlab、Gunnradio、Python/Labview等
無線通信系統中微波環行器的仿真研究
在環行器的作用下，無線電通信系統或雷達單元中的發射器和接收器能夠共享公共天線，同時仍將接收器與發射器隔離。
為了構建環行器，工程師經常使用各向異性材料，如鐵氧體，因為它們具有高電阻和高磁導率。但是，材料的選擇會影響波在環行器端口之間傳播的方式。在本例中，我們使用 COMSOL Multiphysics? 軟件附加的“RF 模塊”來精確分析鐵氧體材料和環行器的內部工作原理。
使用 COMSOL? 軟件模擬三端口鐵氧體環行器
下面所示的無損三端口鐵氧體環行器實例以三個 120° 角連接的矩形波導部分構成。在每個分支內，相同的介電調諧元件被用來匹配 Y 形接頭。鐵氧體柱置于接頭中心，并被 H0 偏置磁場沿軸線方向磁化。
三端口微波環行器的幾何結構。
該模型分析了 10G Hz 的 TE10 波在環行器中的傳輸過程。由于 TE10 波導模式在橫向上沒有變化，因此可以使用二維模型來簡化分析。
包含介電調諧元件的二維環行器幾何結構。
環行器的一個設計目標是通過匹配接頭來減少輸入端口的反射。為了匹配接頭，必須確定當調諧元件采用各種不同的材料時，TE10 波在三個端口之間的傳播效果。為此，您可以計算 TE10 基模下與調諧元件介電常數相關的 S 參數（衡量環行器的透射率和反射率）。
鐵氧體環行器設計能夠正常運行嗎？
使用“RF 模塊”，您可以對環行器設備進行 S 參數分析。下圖比較了介質匹配元件（eps_r）的相對介電常數與 S11 參數，后者與端口 1（輸入臂）的反射系數有關。
該結果表明設備在 eps_r = 1.29 附近實現了最小反射。
S11 參數與相對介電常數的關系。
在第二張繪圖中，仔細查看 eps_r 值等于 1.29 時的情況。您可以使用此值來看到約為 -35 dB 的反射系數。這對于環行器設計來說是一個很好的值。
展開 一種利用寬帶載波通信技術實現無線公網信號中繼的方法
230M無線電臺轉換
中間無需布線，安裝相對簡單，通信頻段自適應，且可一對多工作，一個外置電臺對應多臺集中器通訊，通信距離通常可以達到5~10km。
外置電臺消耗較大，需要獨立電源供電；傳輸效果可能受到車庫建筑物形狀影響；一對多通訊時，同時只能有1個通訊，費控等實時性要求較高的業務將受到影響。
北斗衛星解決方案
可解決偏遠山區普通運營商不進行信號覆蓋，數據無法采集的問題，無信號盲區。
價格較高，傳輸速率和實時性較低；丟包率高，特殊時期無法使用。
中壓電力線載波
可解決偏遠山區普通運營商未進行信號覆蓋，數據無法采集的問題。
需要中壓線路停電，設備安裝工作量大，費用高。
內網光纖
需要光纖鋪設到位。
信息安全有要求，需要信息通信單位協同。
寬帶載波方案
利用電力線傳輸，無需另外穿線和相應成本。
電力線上不能有較大干擾，傳輸距離相對有限。
本裝置在充分利用寬帶載波通信速率高的基礎上，有效地降低了集中器安裝位置的局限性，方便了現場用電信息采集的施工，有效的解決了用電信息采集本地信道與遠程信道對于集中器安裝位置的矛盾。但該技術在應用中，也存在一定局限：一方面要求從模塊和主模塊必須在同一相序上，另一方面，如果集中器的本地信道也使用了寬帶載波通信方式，則存在著相互干擾的情況。
本文是國網重慶璧山供電公司劉家禹、徐 華、李宗隆、龍 浩、晏偌鋒、陳 亞這六位工程師的經驗總結之作，之前發表在《環球表計》9月刊，自公眾號 環球表計 分享過來與大家學習探討。
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