Bluetooth 3.0 เหมาะสำหรับเครือข่าย multi-master multi-slave หรือไม่?

ฉันมีบอร์ดบันทึกข้อมูลที่มีSIM808อยู่ มันมีความสามารถ Bluetooth 3.0 โดย SIM808 บอร์ดนี้ใช้ระบบจัดการแบตเตอรี่ซึ่งสามารถวัดน้ำหนักความชื้นและอุณหภูมิรวมทั้งสามารถตรวจจับการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์ได้ ข้อมูลที่รวบรวมทั้งหมดจะถูกถ่ายโอนโดยการเชื่อมต่อ GPRS ไปยังเซิร์ฟเวอร์ระยะไกล

อุปกรณ์สามารถติดตั้งในรังผึ้งได้ แต่จะไม่คุ้มค่าที่จะมีซิมการ์ดสำหรับลมพิษนับร้อย ดังนั้นสิ่งนี้จะทำหน้าที่เป็นผู้เชี่ยวชาญเท่านั้นที่มีความสามารถในการบันทึกข้อมูลเช่นเดียวกับความสามารถด้าน GPRS

ดังนั้นฉันวางแผนที่จะติดตั้งแผงทาสโดยไม่มีโมดูล SIM808 ดังนั้นแทนที่จะเป็น SIM808 จึงจำเป็นต้องมียูนิตการสื่อสารไร้สายแบบง่ายๆเพื่อเปิดใช้งานการสื่อสารไร้สายระหว่างลมพิษ

เจ้านายจะสอบถามทาสทั้งหมดสำหรับข้อมูลของพวกเขาแล้วมันจะถ่ายโอนทุกอย่างผ่านทาง GPRS

มันควรเป็นแบบนี้มีลมพิษเพียงร้อย:

ตอนนี้ความเป็นไปได้สำหรับการสื่อสารไร้สายในพื้นที่:

1. บลูทู ธ อย่างที่ฉันบอกว่าอุปกรณ์หลักมีบลูทู ธ 3.0 อยู่แล้ว แต่ฉันไม่แน่ใจทั้งหมดว่าบลูทู ธ เป็นวิธีที่ถูกต้องในการค้นหาทาสร้อยสำหรับข้อมูล 1 kBs
2. อุปกรณ์หลักมีบัส I2C ดังนั้นฉันจึงสามารถเชื่อมต่อ ZigBee ที่รองรับ I2C หรือโมดูล RF อื่น ๆ ซึ่งสามารถเพิ่มไปยังบอร์ดทาสได้เช่นกัน

ข้อมูลที่รวบรวมได้จากทาสจะต้องไม่เกิน 1 kB / ข้อความค้นหา

ดังนั้นทั้งหมดที่ฉันสามารถอยู่ที่บลูทู ธ หรือฉันควรจะเพิ่ม ZigBee สำหรับอุปกรณ์ของฉันหรือมีตัวเลือกอื่น ๆ อีกไหม?

รายละเอียดเพิ่มเติมบางส่วน:

• ช่วงสูงสุด 30 เมตร
• เช่นเดียวกับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานแบตเตอรี่โซลูชันที่ใช้พลังงานต่ำก็ดี
• ต้นแบบจะเรียกใช้แบบสอบถามในทุก ๆ 15 นาที

เป้าหมายหลักคือการทำให้ต้นแบบสามารถเพื่อสอบถามทาสได้อย่างมีประสิทธิภาพและนี้ควรจะทำโดยไม่ต้องแก้ไข PCB ของต้นแบบ ความเป็นไปได้สองทางคือ Bluetooth 3.0 ซึ่งมีอยู่แล้วสำหรับ Master หรือเทคโนโลยีอื่น ๆ ที่ฉันสามารถเชื่อมต่อกับบอร์ดหลักผ่านบัส I2C ของ MCU ในตัว (ฉันไม่ได้ยืนยันในการใช้บลูทู ธ มันเป็นจุดเริ่มต้นเพราะฉันมี BT 3.0 โดย SIM808 แล้ว)

หรือมิฉะนั้นก็อาจจะคุ้มค่าที่จะต้องพิจารณาไร้สายฮาร์ท (ทางหลวงหมายเลขแอดเดรสระยะไกล Transducer) นี่คือ 2.4GHz (คลื่นความถี่ที่ไม่มีใบอนุญาต) เทคโนโลยีเครือข่ายสมาร์ทเมชที่ใช้มาตรฐาน 802.15.4 WHart ใช้เทคโนโลยีการแพร่กระจายคลื่นความถี่โดยตรงตามลำดับและความต้องการอย่างน้อยสามองค์ประกอบหลัก อุปกรณ์ไร้สายคือเกตเวย์และผู้จัดการเครือข่าย

_{คลิกที่ภาพเพื่อดูภาพขนาดใหญ่}

นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มขั้วจัดการความปลอดภัยอะแดปเตอร์และอุปกรณ์พกพาทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเครือข่าย

เครือข่ายฝุ่นเสนอตัวเลือก SOC และบางตัวมีอินเตอร์เฟซ I2C แนบด้านล่างเป็นลิงค์ไปยังแผ่นข้อมูลบางส่วน น่าเสียดายที่ความรู้ของฉันเกี่ยวกับเทคโนโลยีนี้ค่อนข้าง จำกัด ดังนั้นจึงรับประกันการวิจัยเพิ่มเติม

อ้างอิง

1. LTP5901-IPM / LTP5902-IPM
2. WirelessHART - มันทำงานอย่างไร

จากมุมมองของการใช้พลังงาน Bluetooth 3.0 ดูเหมือนจะเป็นตัวเลือกที่ใช้งานได้ตามข้อ จำกัด ของคุณ

ให้เราสมมติว่าคุณต้องการส่งข้อมูลเป็นเวลา 2 วินาทีทุกนาทีแล้วหลับไปตลอดเวลา ด้วยความต้องการของคุณในช่วง 30 เมตรคุณอาจต้องใช้วิทยุบลูทู ธ Class 1 :

ชั้น 1 ส่วนใหญ่สำหรับกรณีใช้ในอุตสาหกรรม [มีช่วงสูงถึง] 100 เมตร (300 ฟุต) การตลาดผ่าน Bluetooth นั้นมีคุณสมบัติที่ช่วง Class 1 ส่วนใหญ่จะอยู่ที่ 20–30 เมตร (66–98 ฟุต)

ฉันจะจินตนาการว่าช่วงล่างจะเกิดขึ้นในสถานการณ์ที่ไม่มีเส้นทางที่ชัดเจนสำหรับการส่งสัญญาณวิทยุและอาจอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย ข้างนอกฉันคิดว่านี่เป็นปัญหาน้อยกว่า

ดังนั้นสมมติว่าข้างต้นเป็นจริง: คุณจะส่งสัญญาณ1/30ของชั่วโมงที่ประมาณ100mWในระหว่างขั้นตอนการส่ง

ดังนั้นต่อชั่วโมงคุณจะใช้ประมาณ0.00333 Whของพลังงาน สำหรับการเปรียบเทียบเป็น 'ตลอดชีวิต' AA อัลคาไลน์แบตเตอรี่ร้านค้ารอบ2.6 Wh ของพลังงาน ดังนั้นแบตเตอรี่ของคุณจะใช้งานได้ประมาณ30 วันด้วย Bluetooth 3.0ซึ่งไม่เลวจริงๆแต่อาจดีกว่านี้มาก

การคำนวณเหล่านี้หยาบมาก แต่ควรอยู่ใน ballpark หากสมมติฐานถูกต้อง EE Timesแสดงให้เห็นว่า 5% ของการรับส่งสัญญาณอยู่ในระดับสูงและฉันประมาณ 2 วินาที / นาทีโดยประมาณคือ 3.33%

Bluetooth Low Energy (BLE) อาจทำงานได้มากกว่า หน้านี้แนะนำพลังงาน 10mW สำหรับช่วง 77m ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ใกล้เคียงกับ1 ปี (325 วันแม่นยำยิ่งขึ้น!) อย่างไรก็ตามสิ่งนี้จะต้องใช้ฮาร์ดแวร์ใหม่ซึ่งเป็นที่ยอมรับว่าเป็นข้อเสีย

ดังที่ฉันได้กล่าวไว้ในความคิดเห็นการตั้งค่าแบบนี้ดูเหมือนจะสมบูรณ์แบบสำหรับเครือข่ายตาข่ายและนั่นควรลดความต้องการช่วงของคุณลงอย่างมากเนื่องจากคุณไม่ต้องส่ง 30 เมตรไปยังฮับเพียง 2 หรือ 3 เมตรไปยังรังผึ้งถัดไป . ในกรณีดังกล่าวคุณอาจจะหลีกเลี่ยงวิทยุที่ทรงพลังน้อยกว่าซึ่งจะช่วยประหยัดแบตเตอรี่

มันอาจจะคุ้มค่าที่จะพิจารณาหนึ่งในโปรโตคอลของตาข่ายเช่นZigBeeหรือโปรโตคอลBLE Meshใหม่ซึ่งทั้งคู่จะเหมาะกับการใช้งานของคุณ

ฉันมีเอกสารบางส่วนเกี่ยวกับด้านพลังงานต่ำของ BLE เพื่อตอบสนองต่อBluetooth Low Energy และ Bluetooth BR / EDR ในโหมด Park แตกต่างกันอย่างไร . นี่คือคำแนะนำ

ดูเหมือนว่า SIM808 จะมีอินเตอร์เฟสแบบอนุกรม ดังนั้นผมจึงขอแนะนำให้บูรณาการโมดูล SIM808 กับแบบ Dual Mode ชั้น 1 BLE เช่นKC-5170 ฉันคิดว่าคุณสามารถใช้โหมดเดียว BLE ได้เช่นกัน

SIM808 การเชื่อมต่อแบบอนุกรม

KC5170 อินเตอร์เฟสแบบอนุกรม

การกำหนดค่าด้านบนเป็นอุปกรณ์หลักโดยอุปกรณ์โหมด BLE Class 1 เดียวเป็นอุปกรณ์สลาฟ

ผมขอแนะนำให้ใช้โมดูล BLE ชั้น 1 เดี่ยวเช่นBR-LE4.0-S2A ฉันเชื่อว่าทาสไม่ จำกัด จำนวนสามารถเชื่อมต่อกับต้นแบบ (ต้องการโครงสร้าง)

ด้านล่างเป็นบล็อกไดอะแกรมที่เรียบง่ายของ BLE dual และ single mode

กราฟการใช้พลังงาน BLE

ฉันขอแนะนำให้อ่านข้อมูลอ้างอิงสำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม

อัปเดต (1/22/2017) : ตามข้อมูลที่ให้มาไม่แน่ใจว่า GPIO ของการชนบิต SPI ที่มีอยู่อาจเป็นอีกตัวเลือกหนึ่งในการเชื่อมต่อกับโมดูล BLE ที่ใช้ SPI มีการแนบบทช่วยสอนการต่อสู้ขนาดใหญ่ของ I2C มาเพื่อการอ้างอิงของคุณ

อีกทางเลือกหนึ่งคือใช้ BLE SOC เช่นTI CC2640ซึ่งรองรับ I2C การประนีประนอมคืออุปกรณ์เป็นอุปกรณ์คลาส 2

_{คลิกที่ภาพเพื่อดูภาพขนาดใหญ่}

อ้างอิง

• ข้อแตกต่างระหว่าง Bluetooth Low Energy กับ Bluetooth BR / EDR ในโหมด Park คืออะไร?
• ทำไมชุดหูฟังบลูทู ธ จึงมีสัญญาณรบกวน (คุณภาพเสียงเปลี่ยนแปลงเร็ว) กลางแจ้ง
• I2C Bit-Banging Tutorial: ตอนที่ 1
• Bluetooth 4.0: คำแนะนำเกี่ยวกับ Bluetooth Low Energy — Part I
• Bluetooth 4.0: คำแนะนำเกี่ยวกับ Bluetooth Low Energy — Part II
• การวัดการใช้พลังงานต่ำของBluetooth®
• ข้อพิจารณาด้านเทคนิคสำหรับนักพัฒนาแอปพลิเคชั่นพลังงานต่ำ Bluetooth