设计具有Sub-1 GHz的无线运动检测器系统 - 全文

运动检测器广泛部署于家庭、商业楼宇和其他设施中，当感知到指定区域有人员存在时，其会发出通知。检测器通过声音、光线或有线和无线传输方式将这些通知传送到其他装置，如控制面板、报警或云应用。

基于无线运动检测器的系统更容易安装和扩展，因为其消除了通过穿墙布线的麻烦。一些典型的感测方法包括被动红外（PIR）、超声波发射器和微波发射器。无线运动检测器系统安装在室内或户外，主要用作入侵检测系统，由于其射频（RF）性能优良、功耗低、成本低，因此通常使用Sub-1 GHz无线技术。

使用SimpleLink Sub-1 GHz无线MCU进行设计

作为SimpleLink™微控制器（MCU）平台的一部分，TI的片上系统（SoC）Sub-1 GHz解决方案（CC13x0无线MCU）可在单个芯片上提供低功耗和外设丰富的MCU，带有集成RF解决方案。在传感器系统（如下图1所示）中，低功率无线MCU作为系统的主要MCU运行，可直接与传感器或放大器、滤波器或比较器进行连接。CC1350和CC1310无线MCU还具有用于控制外设的集成电路（I2C）、通用同步接收器/发送器（UART）或串行外设接口（SPI），及用于模拟的12位模数转换器信号采样。

通过选择片上系统无线MCU代替芯片组解决方案（单独的MCU和RF收发器），您可获得更好的集成度、尺寸和成本。主MCU基于ARM®Cortex®-M3架构，其中包含适用于您的应用和协议的充足的闪存和RAM。

 

图1：无线运动检测器框图

低功耗

极低的关断或备用电流模式（分别为0.185μA和0.7μA），51μA/ MHz每秒百万指令（MIPS）消耗，以及接收器（5.4mA）和发送器（10dBm时为13.4mA）建立了低功耗设计的基础。另外，一种称为传感器 —— 控制器模块的新型低功率执行单元监视传感器，而系统的其余部分（主MCU）保持休眠状态。这使得系统每秒可以消耗低达0.95μA的ADC读数。

在典型的运动检测器系统中，传感器控制器连续监测传感器。从下图可以看出，一旦触发，控制器会唤醒主MCU，然后主MCU将通知发送到中央单元。

图2：典型用例配置文件

软件

SimpleLink Sub-1 GHz CC13x0软件开发工具包（SDK）为RF通信提供了两个简易选项。第一个选项称为Easylink，它是一个专有的RF接口，使用其中一个受支持的调制，以及一个基于标准的802.15.4g堆栈用于星型拓扑。使用Easylink，您可以使用自己的协议，并向现有的无线系统添加运动检测器。如果您没有专有协议，TI 15.4堆栈可能更适合您。其标准访问机制包括确认、安全功能和跳频选项——可帮助您防范RF干扰、网络攻击和嘈杂环境的工具。TI还提供端到端的传感器到云解决方案，可实现传感器节点之间的双向通信，以及云提供商进行监控和控制。

双模式系统

CC1350无线MCU支持Sub-1 GHz和Bluetooth®低功耗连接。添加蓝牙低功耗连接为新型和高级应用提供了新的选择。蓝牙低功耗技术为运动检测器系统添加了本地用户界面（以最低的成本），因此最终用户可以直接与每个智能设备进行通信，从而在整个系统中设置配置和提取信息。图3所示为具有多个运动检测器的电力室。这些传感器正在形成一个Sub-1 GHz网络，以相互连接和进行报警。但是由于这些设备还具有蓝牙低功耗连接，因此可以使用智能手机或平板电脑进行访问。

图3：具有蓝牙低功耗的无线运动探测器系统

系统管理使用蓝牙低功耗

为设置此系统，手机或平板电脑通过蓝牙低功耗连接到运动检测器，并传输Sub-1 GHz网络的网络属性和安全凭证。完成网络配置后，运动检测器切换到Sub-1 GHz模式并连接到Sub-1 GHz网络。您可以使用手机或平板电脑界面为运动传感器配置其它选项，例如检测模式、灵敏度、日特定模式等。您还可以通过检查手机上的网络状态来轻松测试系统，而无需等待报警声响。

通过蓝牙低功耗连接到移动应用程序，也可以轻松地将软件更新推送到系统的任何部分，保持其处于最新和无故障状态。只需发布更新，将其推送到您的移动应用程序用户，他们将收到通知，以对系统进行升级。

最后，蓝牙低功耗支持广告功能。通过广告，运动检测器可以非连接模式向附近电话发送通知，自动向最终用户推送电池状态或网络问题等通知。

其他信息

您可以在新的应用注释中了解更多关于无线运动探测器的详细信息和用例分析：具有Sub-1 GHz SimpleLink无线MCU的无线运动检测器。

要了解更多关于TI的Sub-1 GHz和双频解决方案，请参阅这些资源以获取更多信息：

低功耗无线PIR运动检测器参考设计使得钮扣电池寿命长达10年之久。

Sub-1 GHz传感器到云工业IoT网关参考设计。

“如何利用低功耗节点搭建可托管且可扩展的长距离网络。”

“将无线扩展性带入智能传感应用。”

具有15.4和Easylink支持的软件开发套件。