部署物联网应用,需要专为iot设计的无线通信技术,满足物联网的基本要求——低功耗和超长电池寿命;可靠的长距离覆盖;低运营成本等——即通常所说的低功耗广域网(lpwa)。
lpwa无线技术与人们常用的wifi、蓝牙、智能手机使用的蜂窝移动网络有什么关键区别呢?
问题看似简单,难道不就是上面提到的“lpwa无线技术用在需要用低功率发送少量的数据的应用领域”吗?
实际上,对于应用端而言,一个更不容忽视的不同点在于,lpwa无线网络通常都没有指向特定的技术和运营商服务。
室内搭建个wifi,或者智能手机上网,人们已经习惯了运营商负责提供服务或者特定的技术(产品)支持——路由器按照说明书设置,设备就能自动识别连接;移动通讯运营商更是将简单到只需要”打勾“的服务摆在小区门口。
然而,lpwa无线技术使用领域相比要广泛的多。比如基础设施、智能房屋、农业、环境检测、保健医疗、工业、物流运输、公用事业(水,煤气计量)、能源、智能建筑、智能城市、智能停车、定位跟踪、消费产品的分销零售和库存管理等等。 各行各业、各种场合对iot设备的要求都不一样。 不同应用领域部署物联网(iot),定制设备需要考虑的因素繁多。比如,设计、电子材料采购以及制造环节,如何保证稳定的供应并把握到恰当的市场窗口;射频标准合规认证的时间和成本。 另外,lpwa技术一般采用sub-ghz频段来实现远距离数据传输,市场上目前有lora、sigfox、lte-nb1等技术选项。使用者需要考虑国家地区、应用需求的不同做出选择。
针对上述问题,村田制作所及其合作伙伴给出了模块化的解决方案。模块化的低功耗广域网物联网解决方案的优势很多:
iot设备小型化
简化bom和采购
更快推向市场,把握推场窗口
简化rf设计和认证
优化使用设计资源
降低复杂度,缩短测试周期
与市场领先ic制造商合作
稳定的供应
质量保证
生产良率
射频标准
节省产品认证的时间和成本
合规
低风险
做为电子零件制造商,murata的名字通常使人首先想到采用陶瓷材料的电子组件,例如多层陶瓷电容器、表面声波滤波器和陶瓷谐振器。
实际上,村田制作所还经营蓝牙和wi-fi无线通信组件,在全球额智能手机的这些组件市场中占有很大份额,被称为近场通信组件专家。村田制作所同样专注开发lpwa的市场潜力。
村田制作所目前在全球范围内参与lpwa,并生产lpwa标准“ lora”模块,而且积极与产业上下游的标准、产品技术、以及各地区的运营服务供应商合作,推广利用lpwa的物联网服务,参与利用lpwa的服务的创建,向考虑用lpwa的企业提供模块化的应用支持。
lora(远距离无线电,long range radio),是近年来随着物联网概念而热门的远距离低功耗无线通信技术,适合应用在距离远、低速率的物联网领域。例如水表、气表、温度湿度仪表、报警器、跟踪定位标签、安放检测传感等终端节点。
这些节点通过lora无线通信首先与lora网关连接,再通过3g网络或者以太网络,连接到网络服务器中,网关与网络服务器之间通过tcp/ip协议通信。
基于低功耗局域网无线标准(lorawan),在同样的功耗条件下lora比其它无线射频通信方式传播的距离扩大了3-5倍,实现了优化的功耗、远距离、以及稳定的信号的统一,特别适合物联网应用。
lorawan可以说是全球iot应用领域的de-factor标准,是全球lora alliance联盟的基础。村田制作所也是联盟的会员之一,与stmicro等企业合作,设计生产超小尺寸、价格优惠的lorawan标准模组。
村田制作所的lora模块 村田制作所的lora兼容模块abz型,是一种新型,紧凑,低成本,低功耗的广域网(lpwan)无线模块,支持lorawan远程无线协议。 这款新的独立模块尺寸仅为12.5 x 11.6 x 1.76毫米,采用金属屏蔽封装,包括semtech sx1276超远程扩频无线收发器和stmicro stm32l0系列arm cortex-m0 + 32位微控制器(mcu)。模块主要接口有uart,spi和i2c。并且该模块支持2.2~3.6v直流供电。 murata cmwx1zzabz模块已获得无线电监管部门的预先认证。可在世界大多数地域的工业,科学和医学(ism)频谱中运行868和915 mhz。 村田abz型lora模块正常输出功率为+14 dbm,但可以选择pa增强功能,以将rf输出增加至+ 20dbm,以用于长距离应用或终端设备位于室内信号不佳的地方。该mcu包括192 kb闪存和20 kb ram,并具有足够的内存来嵌入客户应用程序并托管其他调制堆栈。 此外,cmwx1zzabz-078嵌入(作为选项) 可信对象to-protect。通用mcu的安全软件库,可在lorawan上提供增强的安全性。物联网应用开发人员可以使用配备有此小型模块的评估套件b-l072z-lrwan1轻松评估解决方案。 模块框图
该模块的典型应用包括智能计量表、可穿戴设备、跟踪、m2m和物联网(iot)边缘节点。该模块可在-40至+85°c的温度范围内工作,可适应各种温度。
模块规格
产品类别
mcu模块
产品状态
量产
等级
消费级
频率¹
860-930mhz
频率mhz(最小)
860mhz
频率mhz(最大)
930mhz
工作温度范围
-40至+85
芯片组
semtech(sx1276)+ stm(stm32l)
调制
fsk,ook和lora调制
天线
外部
睡眠时钟
/
系统时钟
集成32mhz(tcxo,频率误差=±2ppm);32.768khz(频率误差=±20ppm)
发射功率
最高+ 18.5dbm
工作温度°c(最低)
-40
工作温度°c(最高)
85
安装类型
lga
包
金属屏蔽
尺寸
12.5 x 11.6 x 1.76mm
电源电压(vdc)
3.3v dc
电源电压最小值
vdd_mcu,vdd_rf,vdd_tcxo为2.2v
最大电源电压
vdd_mcu,vdd_rf,vdd_tcxo为3.6v
接收灵敏度
-135.5dbm @ 1%per,125khz bw,sf = 12
发射模式电流
128ma @ 20dbm
接收模式电流
21.5ma @ 125khz带宽
技术
lpwa
主机接口
i2c / uart / usb / spi
fcc / ic认证
fcc / ic认证
符合rohs
是
资质认证
符合rohs指令;lorawan认证
注1:频率范围869-930mhz的村田lora模组typeabz,仅适用于欧美市场。中国市场适用频率范围为(430-510mhz),产品型号为type1nm-130。
村田lora模块的开发板
开发板详细规格如下:
嵌入式超低功耗mcu stm32l072cz,基于arm的cortex-m0 +核心,拥有192kb闪存,内存20千字节eeprom的20个字节
频率范围:860 mhz-930 mhz
usb 2.0 fs
4通道,12位adc,2×dac
6位定时器,lp-uart,i2c和spi
嵌入式sx1276收发器
lora,fsk,gfsk,msk,gmsk和ook调制(+sigfox兼容性)
+14 dbm或+20 dbm可选输出功率
157 db最大链路预算
可编程比特率高达300 kbit / s
高灵敏度:低至-137 dbm
89 db的抗干扰能力
rx电流低至10 ma,寄存器保持200 na
完全集成的合成器,分辨率为61 hz
内置位同步器,用于时钟恢复
同步单词识别
前导检测
127 db +动态范围rssi
lorawana级认证
sma和u.fl射频接口连接器
包括50欧姆smarf天线
7个led:
4个通用led
5 v电源led
st-link-通讯led
故障电源led
1个用户和1个重置按钮
具有usb重新枚举功能的板载st-link / v2-1调试器/编程器:大容量存储,虚拟com端口和调试端口
arduino uno v3连接器
通过usb总线或外部vin/ 3.3 v电源电压或电池为电路板供电
3×aaa型电池座,可独立运行
多种可供选择的集成开发环境,包括iar,keil,gcc-basedides,armmbed
原文标题:【干货】lpwa物联网应用为什么需要模块化解决方案?村田有答案~
文章出处:【微信公众号:村田中文技术社区】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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