Новации и изменения в номенклатуре интегральных схем Atmel для беспроводной передачи данных в УВЧ ISM диапазоне
С момента выхода последней публикации на эту тему "Микросхемы корпорации Atmel для построения систем передачи данных на ультравысоких частотах" Atmel внесла существенные коррективы в выпускаемую номенклатуру интегральных схем для беспроводной передачи данных в нелицензируемых радиочастотных диапазонах. Об этих коррективах и будет рассказано в данной статье…
1. Общая характеристика номенклатуры интегральных схем Atmel для построения систем передачи данных на ультравысоких частотах в ее современном виде
Продукция, которая рассчитана на работу в лицензируемых частотных диапазонах ISM, по классификации Atmel теперь может быть найдена в четырех категориях (ранее были только две первые категории):
SmartRF;
Automotive Control (управление в автомобилях);
High Power ISM Transceivers (ISM трансиверы высокой мощности);
ZigBee.
Если изучить структуру каждой категории, то выясняется факт, что в существовавших ранее первых двух категориях произошли существенные изменения, заключающиеся не только в появлении новой продукции, но и в перегруппировке выпускаемой ранее и новой продукции. Итак, первоначально семейство SmartRF представляло всего лишь две микросхемы: AT86RF401 (микроконтроллер AVR + УВЧ передатчик) и трансивер AT86RF211. Теперь эти микросхемы вытеснены из этой категории, а замещены прочими компонентами, которые ранее не входили в это семейство. При этом, если AT86RF211 в виде своей модернизированной версии AT86RF211S мигрировал в 3 категорию, то к великому огорчению AT86RF401 исчез вообще с сайта компании.
Если Вы не обнаружили каких-либо компонентов, которые использовали ранее, - не отчаивайтесь, многие из них выпускаются в виде обновленных версий с новым префиксом "АТА". Например, передатчик U2745B сейчас выпускается под названием ATA2745. В таблице 1 приведен перечень интегральных схем, по которым были внесены коррективы в наименования.
Таблица 1. Изменения в названиях интегральных схем
Старое наименование
|
Новое наименование
|
Совместимость
|
U2745B
|
ATA2745
|
Полная
|
U3741BM
|
ATA3741
|
Полная
|
U3742BM
|
ATA3742
|
Полная
|
U3745BM
|
ATA3745
|
Полная
|
T5743
|
ATA5743
|
Полная
|
T5744
|
ATA5744
|
Полная
|
T5760
|
ATA5760
|
Полная
|
T5761
|
ATA5761
|
Полная
|
AT86RF211
|
AT86RF211S
|
Полная*
|
T48C862-R3
|
ATAM862-3
|
Полная**
|
T48C862-R4
|
ATAM862-4
|
Полная**
|
T48C862-R8
|
ATAM862-8
|
Полная**
|
Прим.:
Микросхема AT86RF211S поддерживает новые возможности, но в состоянии поставки она полностью идентична AT86RF211.
ATAM862 отличаются от T48C862 только технологией энергонезависимой памяти программ, ЭСППЗУ заменено на флэш-память.
На рисунке 1 Вы найдете всех текущих представителей номенклатуры микросхем Atmel для передачи данных в УВЧ-диапазоне с разделением по частотному диапазону. На этом рисунке красным цветом выделены новинки, а зеленым - компоненты с обновленным наименованием Номенклатура микросхем УВЧ-диапазона корпорации Atmel
2. Категория SmartRF
Теперь к категории SmartRF относятся все выпускавшиеся ранее и новые интегральные схемы одноканальных АМн и/или ЧМн передатчиков/приемников/трансиверов, за исключением тех, которые имеют ярко выраженное автомобильное предназначение. Как было сказано ранее из этой категории "выпали" передатчик со встроенным ядром AVR AT86RF401 и многоканальный программируемый трансивер AT86RF211.
В этой категории появился ряд новых семейств и самостоятельных представителей. Информация по ним приведена в таблице 2, а в таблице 3 приведены краткие технические характеристики всех представителей категории SmartRF.
Таблица 2. Новые представители семейства SmartRF
Наименование
|
Краткая характеристика
|
ATA820x
|
Новое поколение УВЧ (315/433МГц) АМн/ЧМн приемников с более простой схемой включения, улучшенными характеристиками и в миниатюрном корпусе QFN24(5мм х 5мм).
|
ATA542x
|
Семейство высокоинтегрированных УВЧ АМн/ЧМн полудуплексных трансиверов с малым потреблением в корпусе QFN48 (7мм х 7мм). Выпускаются представители семейства для диапазонов 315/345/433/868/915МГц. Содержат буферы приема и передачи, что упрощает процесс управления передачей данных.
|
T2803
|
Однокристальный трансивер для диапазона частот 2.4ГГц. Выпускается в корпусе QFN48, в который интегрированы все элементы РЧ тракта, не требующие механической регулировки. Поддерживает совместную работу с усилителями мощности передачи T7024 и T7026.
|
ATR2406
|
Однокристальный РЧ-трансивер для диапазона частот 2.4ГГц. В корпус QFN32 интегрированы все компоненты РЧ-тракта, которые не требуют механических регулировок на стадии производства. Содержит схему восстановления синхронизации передающего устройства, что разгружает процессор от необходимости определять момент захвата принимаемых данных.
|
Таблица 3. Характеристики представителей семейства SmartRF
Серийный номер
|
Частотный диапазон, МГц
|
Модуляция
|
Скорость передачи АМн/ЧМн, кбит/сек 1)
|
Напряжение питания, В
|
Потребление
|
Выходная мощность, дБм
|
Чувствитель-ность, дБм
|
Корпус
|
АМн
|
ЧМн
|
Режим отклю-
чения, мкА
|
Акт. режим, мА
|
Режим передачи
|
АМн
|
ЧМн
|
Передатчики
|
U2741B
|
300-450
|
x
|
x
|
20
|
2.0-5.5
|
0.35
|
4.7
|
10
|
3
|
|
|
SSO16
|
ATA2745
|
310-440
|
x
|
|
20
|
2.2-4.0
|
2
|
4.7
|
10
|
3
|
|
|
SSO16
|
T5750
|
868-928
|
x
|
x
|
32
|
2.0-4.0
|
0.35
|
3.6
|
8.5
|
5.5
|
|
|
TSSOP8
|
T5753
|
310-350
|
x
|
x
|
32
|
2.0-4.0
|
0.35
|
3.7
|
9
|
8
|
|
|
TSSOP8
|
T5754
|
429-439
|
x
|
x
|
32
|
2.0-4.0
|
0.35
|
3.7
|
9
|
7.5
|
|
|
TSSOP8
|
Микропередатчики (микроконтроллер MARC + радиопередатчик)
|
ATAx8622)-3
|
310-330
|
x
|
x
|
32
|
2.0-4.0
|
0.35
|
3.7
|
9.5
|
8
|
|
|
SSO24
|
ATAx8622)-4
|
429-439
|
x
|
x
|
32
|
2.0-4.0
|
0.35
|
3.7
|
9.5
|
7.5
|
|
|
SSO24
|
ATAx8622)-8
|
869-928
|
x
|
x
|
32
|
2.0-4.0
|
0.35
|
3.6
|
9
|
5.5
|
|
|
SSO24
|
Приемники
|
ATA3741
|
300-450
|
x
|
x
|
10/3.2
|
4.5-5.5
|
190
|
7
|
|
|
-110
|
-98.5
|
SO20
|
ATA3742
|
300-450
|
x
|
x
|
10/3.2
|
4.5-5.5
|
190
|
7
|
|
|
-110
|
-98.5
|
SO20
|
ATA3745
|
310-440
|
x
|
|
10/-
|
4.5-5.5
|
190
|
7
|
|
|
-110
|
-
|
SO20
|
ATA5743
|
300-450
|
x
|
x
|
10/10
|
4.5-5.5
|
170
|
7.5
|
|
|
-110
|
-104
|
SO20
|
ATA5744
|
300-450
|
x
|
|
10/-
|
4.5-5.5
|
190
|
7
|
|
|
-110
|
-
|
SO20 SSO20
|
ATA5760
|
868-870
|
x
|
x
|
10/10
|
4.5-5.5
|
170
|
7.6
|
|
|
-112
|
-106
|
SO20
|
ATA5761
|
902-928
|
x
|
x
|
10/10
|
4.5-5.5
|
170
|
7.6
|
|
|
-112
|
-106
|
SO20
|
ATA8201
|
313-317
|
x
|
x
|
10/20
|
2.7-3.3 или 4.5-5.5
|
50
|
6.5
|
|
|
-114
|
-105
|
QFN24
|
ATA8202
|
433-435
|
x
|
x
|
10/20
|
50
|
6.5
|
|
|
-113
|
-104
|
QFN24
|
Трансиверы
|
ATA5423
|
314-316
|
x
|
x
|
10/20
|
2.4-3.6
|
0.01
|
10.5
|
15.7
|
10
|
-117.5
|
-110.5
|
QFN48
|
ATA5425
|
345
|
x
|
x
|
10/20
|
2.4-3.6
|
0.01
|
10.5
|
15.8
|
10
|
-117.5
|
-110.5
|
QFN48
|
ATA5428
|
433-435
868-870
|
x
|
x
|
10/20
|
2.4-3.6
|
0.01
|
10.5
10.3
|
15.8
17.3
|
10
|
-116.5
-114
|
-109.5
-107
|
QFN48
|
ATA5429
|
915
|
x
|
x
|
10/20
|
2.4-3.6
|
0.01
|
10.3
|
19.3
|
10
|
-114
|
-107
|
QFN48
|
ATR2406
|
2400-2483
|
|
GFSK
|
1152
|
3.0-4.6
|
|
|
|
3
|
|
-93
|
QFN32
|
T2803
|
2400-2483
|
|
GFSK
|
1152
|
3.0-4.6
|
|
|
|
3
|
|
-78
|
QFN48
|
Прим.:
1) Уточните в документации возможность удвоения указанного значения скорости при использования кодирования NRZ.
2) ATAR862 - версия с ПЗУ, ATAM862 - перепрограммируемая версия с флэш-памятью.
3. Категория "Automotive Control"
В данную категорию входят все интегральные схемы, которые могут применяться в автомобильных электронных устройствах, в т.ч. передатчики, приемники и трансиверы для УВЧ частотных диапазонов ISM, которые являются основой автомобильных устройств для реализации таких функций, как пассивный или бесключевой вход в автомобиль, контроль внутришинного давления. Необходимо обратить внимание, что ряд компонентов из этой категории также входят и в категорию SmartRF, при этом наблюдается и некоторая нелогичность. Так, например, из документации на трансиверы ATA5823, ATA5824 следует, что они являются усовершенствованной версией соответствующих трансиверов семейства ATA542x, отличаясь в развитии функциональных возможностей, но, тем не менее, входят в разные категории продукции.
В таблице 4 Вы найдете информацию по новинкам из данной категории, а в таблице 5 - краткие технические характеристики всех представителей.
Таблица 4. Новые представители категории продукции "Automotive Control"
Наименование
|
Краткая характеристика
|
ATA5756, ATA5757
|
Новое поколение УВЧ (315/433МГц) АМн/ЧМн передатчиков с улучшенными характеристиками, для автомобильного температурного диапазона - 40 С...+125 С, в миниатюрном корпусе TSSOP10.
|
ATA6285, ATA6286
|
Высокоинтегрированный микропередатчик для построения блока контроля внутришинного давления. Интегрирует УВЧ-передатчик (идентичный ATA5756, ATA5757), низкочастотный приемник (125 кГц) для реализации канала запроса данных, 8-разрядный микроконтроллер AVR (8 кбайт флэш-памяти программ, 320 байт ЭСППЗУ данных), аналоговый интерфейс для подключения датчиков движения и давления, встроенный датчик температуры. Отличается простотой схемой включения и работой в автомобильном температурном диапазоне - 40 С...+125 С.
|
ATA5745 ATA5746
|
Новое поколение УВЧ (315/433МГц) АМн/ЧМн приемников с более простой схемой включения, улучшенными характеристиками и в миниатюрном корпусе QFN24(5мм х 5мм) для температурного диапазона - 40 С...+105 С. Идеальны для совместной работы с передатчиками ATA5756, ATA5757
|
ATA5823 ATA5824
|
Семейство высокоинтегрированных УВЧ АМн/ЧМн полудуплексных и полнодуплексных трансиверов с малым потреблением в корпусе QFN48 (7мм х 7мм). ATA5823 (315МГц) и АТА5824 (433/868МГц) интегрируют протокольный стек, что позволяет процессору передавать данные на уровне сообщений. Наличие дополнительного полнодуплексного режима существенно снижает вероятность несанкционированного внешнего вмешательства, т.к. атакующее устройство должно быть способно одновременно принимать и передавать данные на одной и той же частоте.
|
Таблица 5. Характеристики представителей категории продукции "Automotive Control"
Серийный номер
|
Частотный диапазон, МГц
|
Модуляция
|
Скорость передачи АМн/ЧМн, кбит/сек 1)
|
Напряжение питания, В
|
Потребление
|
Выходная мощность, дБм
|
Чувствитель-ность, дБм
|
Корпус
|
АМн
|
ЧМн
|
Режим отключения, мкА
|
Акт. режим, мА
|
Режим передачи
|
АМн
|
ЧМн
|
Передатчики
|
U2741B
|
300-450
|
x
|
x
|
20
|
2.0-5.5
|
0.35
|
4.7
|
10
|
3
|
|
|
SSO16
|
ATA2745
|
310-440
|
x
|
|
20
|
2.2-4.0
|
2
|
4.7
|
10
|
3
|
|
|
SSO16
|
T5750
|
868-928
|
x
|
x
|
32
|
2.0-4.0
|
0.35
|
3.6
|
8.5
|
5.5
|
|
|
TSSOP8
|
T5753
|
310-350
|
x
|
x
|
32
|
2.0-4.0
|
0.35
|
3.7
|
9
|
8
|
|
|
TSSOP8
|
T5754
|
429-439
|
x
|
x
|
32
|
2.0-4.0
|
0.35
|
3.7
|
9
|
7.5
|
|
|
TSSOP8
|
ATA6285
|
313-317
|
x
|
x
|
20
|
2.0-3.6
|
1
|
н.д.
|
8.4
|
6
|
|
|
QFN32
|
ATA6286
|
432-448
|
x
|
x
|
20
|
2.0-3.6
|
1
|
н.д.
|
8.8
|
6
|
|
|
QFN32
|
ATA5756
|
313-317
|
x
|
x
|
20
|
2.0-3.6
|
0.35
|
3.6
|
8.4
|
6
|
|
|
TSSOP10
|
ATA5757
|
432-448
|
x
|
x
|
20
|
2.0-3.6
|
0.35
|
3.6
|
8.8
|
6
|
|
|
TSSOP10
|
Приемники
|
ATA3741
|
300-450
|
x
|
x
|
10/3.2
|
4.5-5.5
|
190
|
7
|
|
|
-110
|
-98.5
|
SO20
|
ATA3742
|
300-450
|
x
|
x
|
10/3.2
|
4.5-5.5
|
190
|
7
|
|
|
-110
|
-98.5
|
SO20
|
ATA3745
|
310-440
|
x
|
|
10/-
|
4.5-5.5
|
190
|
7
|
|
|
-110
|
-
|
SO20
|
ATA5743
|
300-450
|
x
|
x
|
10/10
|
4.5-5.5
|
170
|
7.5
|
|
|
-110
|
-104
|
SO20
|
ATA5744
|
300-450
|
x
|
|
10/-
|
4.5-5.5
|
190
|
7
|
|
|
-110
|
-
|
SO20 SSO20
|
ATA5745
|
433
|
x
|
x
|
10/20
|
2.7-3.3 или 4.5-5.5
|
2
|
6.9
|
|
|
-113
|
-107
|
QFN24
|
ATA5746
|
315
|
x
|
x
|
10/20
|
2
|
|
|
|
-114
|
-108
|
QFN24
|
ATA5760
|
868-870
|
x
|
x
|
10/10
|
4.5-5.5
|
170
|
7.6
|
|
|
-112
|
-106
|
SO20
|
ATA5761
|
902-928
|
x
|
x
|
10/10
|
4.5-5.5
|
170
|
7.6
|
|
|
-112
|
-106
|
SO20
|
Широкодиапазонные трансиверы
|
ATA5812
|
314-316
|
x
|
x
|
10/20
|
2.4-3.6
|
0.01
|
10.5
|
15.7
|
10
|
-117.5
|
-110.5
|
QFN48
|
ATA5811
|
433-435
868-870
|
x
|
x
|
10/20
|
2.4-3.6
|
0.01
|
10.5
10.3
|
15.8
17.3
|
10
|
-116.5
-114
|
-109.5
-107
|
QFN48
|
ATA5823
|
313-316
|
x
|
x
|
10/20
|
2.15-3.6 или 4.4-5.25
|
0.01
|
10.5
|
15.7
|
10
|
-116.5
|
-110
|
QFN48
|
ATA5824
|
433-435
867-870
|
x
|
x
|
10/20
|
0.01
|
10.5
10.3
|
15.8
17.3
|
10
|
-115.5
-112.8
|
-109
-106.3
|
QFN48
|
4. Категория "High Power ISM Transceivers"
Это новая категория продукции, которую на данный момент представляет одна интегральная схема AT86RF211S. Как было сказано выше AT86RF211S - модернизированная версия популярного трансивера AT86RF211. В состояние поставки AT86RF211S является полностью совместимой заменой своего предшественника, а после программной активизации бита ADDFEAT становятся доступными новые возможности. К их числу относятся:
Повышенная до 100 кбит/сек скорость передачи данных (ранее максимальная скорость была равна 60 кбит/сек).
Слаботочный режим с работающим кварцевым генератором. Позволяет избавиться от необходимости применения отдельного кварцевого резонатора микроконтроллера.
Улучшенное быстродействие схемы контроля уровня принимаемого сигнала (RSSI): период преобразования АЦП может быть снижен с 12 до 1.5 мкс, что позволит более быстро сканировать канал.
Возможность применения кварцевого резонатора 20.5МГц, при этом, частота фильтра ПЧ1 остается на уровне 10.7МГц. Это позволит с одной стороны синхронизировать управляющий микроконтроллер высокой частотой, а с другой стороны использовать недорогие и легкодоступные компоненты.
Ранее неиспользуемый вывод 17 теперь именуется "Выход цифрового сигнала" DIGOUT и может использоваться несколькими способами:
- поделенная частота XTAL, опорная синхронизация;
- определение несущей, когда уровень RSSI ниже предустановленного порога;
- индикатор работы кварцевого генератора XTO;
- сигнал частотой 455 кГц из дискриминатора ФАПЧ;
- индикатор режима приема;
- опорная синхронизация частотой 1 кГц для таймера возобновления работы;
- индикатор детекции захвата ФАПЧ для основного блока ФАПЧ.
Возможным основанием для перевода AT86RF211S в отдельную категорию может быть тот факт, что данный трансивер отличается от всех прочих рассматриваемых компонентов возможностью беспроводной передачи данных на расстоянии до 250 м за счет повышенной выходной мощности. Кроме того, уникальной особенностью данной микросхемы является возможность динамического программирования рабочей частоты передачи с шагом 200Гц. Технические характеристики микросхемы приведены в таблице 6.
Таблица 6. Характеристики представителей категории продукции "High Power ISM Transceivers"
Серийный номер
|
Частотный диапазон, МГц
|
Модуляция
|
Скорость передачи АМн/ЧМн, кбит/сек 1)
|
Напряжение питания, В
|
Потребление
|
Выходная мощность, дБм
|
Чувствитель-ность, дБм
|
Корпус
|
АМн
|
ЧМн
|
Режим отключения, мкА
|
Акт. режим, мА
|
Режим передачи
|
АМн
|
ЧМн
|
AT86RF211S
|
443, 868, 915
|
|
x
|
100
|
2.4-3.75
|
0.5
|
24
|
43 (+10дБм)
|
16
|
|
-107
|
TQFP48
|
5. Категория ZigBee
В данную категорию входит продукция, на основе которой могут быть реализованы системы беспроводной передачи данных по стандарту 802.15.4/ZigBee. В качестве радиочастотного интерфейса Atmel предлагает трансивер Z-Link AT86RF230. Он представляет собой маломощный высокочувствительный трансивер для частотного диапазона 2.4 ГГц. Чувствительность приема - 100 дБ и мощность передатчика 3 дБм данного трансивера выводят его в лидеры среди аналогичной продукции прочих компаний. За счет увеличения дальности связи может быть снижено общее количество узлов в сети, позволяя сэкономить 60% стоимости системы, работающей по стандарту 802.15.4. В качестве компаньона к данному трансиверу Atmel предлагает использовать 8-разрядные микроконтроллеры AVR (для этого в трансивере предусмотрен последовательный интерфейс SPI).
Следует выделить, что среди прочих трансиверов для диапазона 2.4ГГц AT86RF230 характеризуется наиболее простой схемой включения. Также как и большинство рассмотренных новинок AT86RF230 поставляется в миниатюрном корпусе QFN (32 вывода).
Выводы:
Основные изменения в номенклатуре продукции для построения систем беспроводной передачи данных в УВЧ ISM диапазоне можно свести к следующему:
внесены коррективы в наименования микросхем (передатчики и приемники);
выполнена пересортировка по категориям продукции, в т.ч. новым;
выпущены новые оптимизированные версии некоторых микросхем, например, новые приемники в миниатюрных корпусах QFN с возможностью работы в составе 3В-ых систем;
обновлена номенклатура трансиверов: добавлены трансиверы с интегрированным протокольным стеком и трансиверы для частотного диапазона 2.4ГГц.
Несмотря на попытки Atmel пересортировать по новым и старым категориям продукции все рассмотренные интегральные схемы, их все-таки, в случае разработки коммерческих и промышленных приложений беспроводной передачи данных, можно рассматривать как альтернативы друг-другу.
Прослеживающиеся нелогичности текущей классификации продукции и наличие множества идентичных по функциональным возможностям компонентов (в ряде случаев отличия межу приемниками, передатчиками, трансиверами сводятся к корпусным исполнениям и незначительным отклонениям в рабочих характеристиках) позволяют предположить, что в ближайшее время будет выполнена дальнейшая оптимизация номенклатуры рассмотренных компонентов.
|