http://kadhoai.com.cn 2026-04-26 20:03:33 來源:數智網
嵌入式係統,embeddedsystem,是以應用為中心,以計算機技術為基礎,並且軟硬件可裁剪,適用於應用係統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機係統。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作係統以及用戶的應用程序等四個部分組成,用於實現對其他設備的控製、監視或管理等功能。本文將闡述如何理解嵌入式無線技術未來?
ZigBEEANT、ZWave、INSTEON、Wavenis和WirelessHART共同分享了無線嵌入式控製市場,但是他們之間並沒有真正的贏家。本文試圖從各個角度來闡釋這種現象背後的種種原因。
ZigBee規範在剛剛過去的2007年12月推出了第三版本。自從2004年以來,ZigBee在經曆了漫長的過程之後,變得更加成熟、定義更加規範,也更有針對性。具有裏程碑意義的第三版本不但為我們反映了ZigBee標準目前的情況,同時也反映了整個無線嵌入式控製(WiEC)技術的進展情況。
在過去的幾年中,無線嵌入式控製(WiEC)技術的推動者們已經無數次的向設計工程師們描述了其美好願景,但是有一個問題,我們仍然不得不問:我們真的理解嵌入式無線技術嗎?
首先,應該給出無線嵌入式控製(WiEC)技術的合理定義。在收發器層,無線嵌入式控製技術通常指的範圍在是10米到50米之間的低功率無線電波,數據速率在4Mbps以下,運行在任何工業、科學和醫療(ISM)頻段。
無線嵌入式控製(WiEC)技術利用網絡協議來控製無線節點之間的通信。網絡的拓撲結構通常有兩台機器之間(M2M)進行通信的簡單的點對點拓撲,無線傳感器網絡(WSN)的星型拓撲,以及mesh拓撲。在所有這些拓撲結構中,節點之間都可以進行通信。
任何沉浸在嵌入式技術多年的設計工程師都會對無線嵌入式控製技術的推動者們所描述的美好願景曆曆在目。
這些願景會不斷發生變化,但是,無一例外的,推動者們都使用了以下一些關鍵詞來對無線嵌入式控製技術進行描述:低功率、低成本、高可靠性、高安全性、易於設計和易於使用。
伴(ban)隨(sui)著(zhe)技(ji)術(shu)上(shang)的(de)美(mei)好(hao)願(yuan)景(jing)隨(sui)之(zhi)而(er)來(lai)的(de)是(shi)對(dui)投(tou)資(zi)回(hui)報(bao)率(lv)的(de)大(da)膽(dan)展(zhan)望(wang)生(sheng)產(chan)商(shang)在(zai)短(duan)短(duan)數(shu)年(nian)內(nei)就(jiu)可(ke)以(yi)賣(mai)掉(diao)上(shang)億(yi)件(jian)產(chan)品(pin),消(xiao)費(fei)者(zhe)逐(zhu)漸(jian)意(yi)識(shi)到(dao)無(wu)線(xian)嵌(qian)入(ru)式(shi)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)效(xiao)率(lv)的(de)提(ti)高(gao)和(he)成(cheng)本(ben)的(de)降(jiang)低(di),整(zheng)個(ge)世(shi)界(jie)被(bei)被(bei)這(zhe)些(xie)小(xiao)型(xing)低(di)功(gong)率(lv)收(shou)發(fa)器(qi)所(suo)覆(fu)蓋(gai),它(ta)們(men)將(jiang)所(suo)有(you)東(dong)西(xi)都(dou)連(lian)接(jie)在(zai)了(le)一(yi)起(qi)。
然(ran)而(er),不(bu)幸(xing)的(de)是(shi),在(zai)炒(chao)作(zuo)多(duo)年(nian)之(zhi)後(hou),仍(reng)然(ran)沒(mei)有(you)一(yi)種(zhong)單(dan)一(yi)的(de)無(wu)線(xian)技(ji)術(shu)能(neng)夠(gou)同(tong)時(shi)滿(man)足(zu)上(shang)述(shu)那(na)些(xie)美(mei)好(hao)的(de)願(yuan)景(jing)。在(zai)實(shi)際(ji)的(de)工(gong)程(cheng)中(zhong),我(wo)們(men)看(kan)到(dao)的(de)往(wang)往(wang)是(shi)折(zhe)衷(zhong)方(fang)案(an)。
怎麼可能會有一種技術能夠適合同時控製家裏的電燈和控製工廠的安全閥呢?而一些無線嵌入式控製技術的推動者們的確向我們描述過這種美好的願景。
然ran而er,在zai幻huan燈deng片pian陳chen述shu完wan這zhe些xie美mei好hao的de願yuan景jing之zhi後hou開kai始shi的de實shi際ji硬ying件jian操cao作zuo時shi,卻que出chu現xian了le許xu多duo意yi想xiang不bu到dao的de情qing況kuang。或huo許xu是shi推tui動dong者zhe們men誇kua大da其qi詞ci了le,或huo許xu是shi芯xin片pian和he協xie議yi棧zhan廠chang商shang太tai遜xun色se了le。或huo許xu,工gong程cheng師shi們men根gen本ben就jiu不bu應ying該gai相xiang信xin一yi種zhong技ji術shu就jiu可ke以yi解jie決jue所suo有you問wen題ti這zhe種zhong鬼gui話hua。
有幾個原因可以解釋為什麼這些願景會失敗(盡管有一些確實實現了)。首先就是,有一些指定的性能目標從根本上就與其它一些相對立,這為工程上帶來了不可逾越的挑戰。比如,低成本與高可靠性。
工程上實現低成本需要一整套方法來減少花費。首先,必須減小矽片的大小,這就需要在收發器架構(比如開環與閉環調製,後者能提供更高的可靠性,但是需要極大的增加尺寸的大小)上進行折衷。
接下來,網絡協議棧的大小需要裁減,以最小化運行RF收發器的處理器所需的代碼空間的數量。而減小網絡協議棧就意味著一些智能化功能(如完整的點到點路由和網絡自愈合能力)將不複存在。需要這些功能嗎?那你必須在矽片上花費更大的代價。