█ NB-IoT模组之基——功耗与稳定
超低功耗模组是电池供电的物联网终端能长时间工作的关键。当前,水电表、燃气表等表计采用的都是电池供电的方式,表计行业对于生产的水电表寿命要求通常为6-8年甚至更长,而NB-IoT模组作为表计内部最大的耗电源,其功耗水平的高低直接影响到表计的使用时长。随着NB-IoT终端运行时间的加长,对异常处理、环境适应、系统稳定性的要求越来越高,对模组的可靠性要求也越来越苛刻。因此,NB-IoT模组的可靠性是物联网设备终端的核心要求。
█ 千锤百炼,造就超高可靠性
作为NB-IoT的推进者之一,美格智能一直专注于NB-IoT模组的SoC定制,始终坚持双平台“两条腿走路”的战略规划。针对于以上问题,美格智能直面行业合作伙伴需求与挑战,就多款NB-IoT模组在严苛的温湿度环境下进行了可靠性测试,以有效破解广大NB-IoT合作伙伴对产品维稳性的疑虑。
“数据是产品性能的主要支撑力”。本次测试美格智能主要针对于公司现有的SLM130、SLM160、SLM130X三款NB-IoT模组进行,最终通过了三个“1000小时”的苛刻量产常规测试。
1000小时常温常湿正常运维:首先,美格智能对三款(SLM130、SLM160、SLM130X)NB-IoT模组产品分别进行了常温常湿环境下的工作运行测试,测试样品联网上电开机1000小时,仍然保持着持续正常的工作运维。
1000小时高温高湿不断网:在高温测试环节,美格智能将NB-IoT模组样品装上eSIM卡和天线并置入环境试验箱,在移动网络覆盖稳定情况下以串口连接方式将模组接入电脑,以1℃/min的速率提升试验箱温度至85℃,并上电开机,通过电脑串口AT命令工具,间隔1分钟循环发生AT命令“AT+ECPING=>
在蓝牙模块选型前期,一定要了解应用场景以及需要实现的功能(应用框图),以及功能实现过程中所能提供调用的接口(主从设备,功能),考虑模块供电,尺寸,接收灵敏度,发射功率,Flash,RAM,功耗(广播,连续传输,深度睡眠,待机状态),连接距离,接口,天线,性价比等。
根据蓝牙标准,SKYLAB的BLE蓝牙模块大致分为BLE42模块,BLE50模块,BLE52模块;如果蓝牙方案中需要的是支持主从一体的蓝牙模块,则可以选择BLE42模块SKB369,BLE50模块SKB501,BLE52模块SKB378,如果是想要找高性价比且做从的蓝牙模块,则优先考虑蓝牙42模块SKB376。
BLE蓝牙模块选型之参数:
传输速率:传输速率通常是设计人员首要考虑的,因为它关系到传送的信息类型。因此在进行蓝牙模块选型的时候务必要清楚蓝牙模块的应用,并以工作状态下所需要的数据传输速率为选型标准,毕竟把高质量音乐传送到耳机所需的数据速率,与心跳监护仪所需的数据速率有着很大的差别。
连接距离:根据距离的远近来选择,根据蓝牙方案的实际应用中的距离来确定哪个BLE蓝牙模块更能够满足数据传输需求。传输距离也是一个重要的考虑因素,当然距离越远越好,SKB369的传输距离可以达到30米,SKB501的传输距离可以达到50米,SKB378的传输距离可以达到50米+;
功耗:功耗主要由传输速率和距离来决定。一般蓝牙设备通过电池供电,功耗的高低直接决定着产品的续航能力。BLE蓝牙模块本身就是以低功耗著称,但是因为其拥有多种工作状态:广播(100ms间隔),连续传输(20ms间隔),深度睡眠(μA),待机状态(μA);各个状态下的功耗值也是有区别的,这个就需要工程师根据实际的蓝牙方案来确定了。BLE52蓝牙模块SKB378拥有极低功耗:TX 41mA@0dBm, RX 36mA@1Mbps, Sleep current<18uA);适合对于功耗有着严苛要求的产品,如智能手表、智能手环表等产品;
通讯接口:模块产品本身就是为了缩减产品上市周期了,为了方便蓝牙模块的使用,现有的BLE蓝牙模块都提供灵活的硬件接口,支持UART/SPI/GPIO/I²C/I²S/PWM接口,用户可以根据蓝牙方案的实际需求入手,如果只是数据传输,采用串行接口(TTL电平)就好了。
芯片方案:芯片决定着蓝牙模块的运算能力,没有一颗强劲的“ 芯 ”,蓝牙模块的性能无法保证。SKYLAB BLE42/50蓝牙模块都是基于Nordic方案研发推出,参数性能稳定可靠。SKYLAB BLE52蓝牙模块SKB378主频768MHz,32位ARM Cotex-M33处理器,同时内置32kB RAM和512kB Flash,支持模拟或者数字外设;
工作方式:BLE蓝牙一般分主、从机、主从一体/主从同连,一个主机目前最大可以与7个从机通讯,支持点对点通信;
目前市场中SKYLAB的BLE蓝牙模块主要是基于Nordic方案的蓝牙模块,分别是基于Nordic nRF52832芯片制作的SKB369和基于Nordic nRF52840芯片制作的SKB501,以及基于EFR32BG22蓝牙无线收发芯片的SKB378。可应用于互动娱乐设备:遥控、3D眼镜、游戏控制器;个人区域网络:健康/健身传感器和监护仪、医疗设备、钥匙扣+手表;遥控玩具;蓝牙信标;蓝牙网关;室内定位。
zigbee模块嵌入式在物联网领域中已广泛普及,特别是在智能家居产业上面,但是由于受限于zigbee模块的工作距离缺陷,在其他的物联网领域无法推展开来,例如车联网,智能农业监测、气象监测、环保等工业自动化领域上,一款厦门¥为那#通信的WBee 10XX些列产品已经涌入行业内,采用433M 低频设计,超强抗干扰和穿透力,实测最远已经达到4-6KM,特别适合相对分散但是密度较集中的数据采集汇总及联网。低频:特性:1. 工作在低频的感应器的一般工作频率从120KHz到134KHz,TI的工作频率为1342KHz。该频段的波长大约为2500m2. 除了金属材料影响外,一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。3. 工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。4.低频产品有不同的封装形式。好的封装形式就是价格太贵,但是有10年以上的使用寿命。5.虽然该频率的磁场区域下降很快,但是能够产生相对均匀的读写区域。6.相对于其他频段的RFID产品,该频段数据传输速率比较慢。7.感应器的价格相对与其他频段来说要贵。
主要应用:1. 畜牧业的管理系统。2. 汽车防盗和无钥匙开门系统的应用。3. 马拉松赛跑系统的应用。4. 自动停车场收费和车辆管理系统。5. 自动加油系统的应用。6. 酒店门锁系统的应用。7. 门禁和安全管理系统。
高频:
特性:1. 工作频率为1356MHz,该频率的波长大概为22m。2. 除了金属材料外,该频率的波长可以穿过大多数的材料,但是往往会降低读取距离。标签需要离开金属4mm以上距离,其抗金属效果在几个频段中较为优良。3. 该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。4. 感应器一般以电子标签的形式。5. 虽然该频率的磁场区域下降很快,但是能够产生相对均匀的读写区域。该系统具有防冲撞特性,可以同时读取多个电子标签。7. 可以把某些数据信息写入标签中。8. 数据传输速率比低频要快,价格不是很贵。主要应用:1.图书管理系统的应用2.瓦斯钢瓶的管理应用3.服装生产线和物流系统的管理和应用4.三表预收费系统5.酒店门锁的管理和应用6.大型会议人员通道系统7.固定资产的管理系统8.医药物流系统的管理和应用9.智能货架的管理10.珠宝盘点管理。
超高频:
特性:1. 在该频段,全球的定义不是很相同-欧洲和部分亚洲定义的频率为868MHz,北美定义的频段为902到905MHz之间,在日本建议的频段为950到956之间。该频段的波长大概为30cm左右。2. 该频段功率输出没有统一的定义(美国定义为4W,欧洲定义为500mW,可能欧洲限制会上升到2W EIRP。3. 超高频频段的电波不能通过许多材料,特别是金属,液体,灰尘,雾等悬浮颗粒物质,可以说环境对超高频段的影响是很大的。4. 电子标签的天线一般是长条和标签状。天线有线性和圆极化两种设计,满足不同应用的需求。5. 该频段有好的读取距离,但是对读取区域很难进行定义。6. 有很高的数据传输速率,在很短的时间可以读取大量的电子标签。主要应用:1. 供应链上的管理和应用2. 生产线自动化的管理和应用3. 航空包裹的管理和应用4.集装箱的管理和应用5. 铁路包裹的管理和应用6. 后勤管理系统的应用。
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