T-BOX系统解决方案深度剖析之无线连接单元

发布时间:2023-04-03  

远程信息处理控制单元(TCU或T-BOX)是一种嵌入式车载系统,可应用于车辆的无线跟踪与通信等领域。


在T-BOX中,无线连接单元主要包括以下四个模块,GSM/GPRS/LTE,GPS,Wi-Fi以及Bluetooth。


1) GSM/GPRS/LTE

GSM/GPRS/LTE都属于移动通信技术。GSM(Global System for Mobile Communications)是第二代移动通信系统,也就是我们常说的2G;GPRS(General Packet Radio Service)是基于GSM 基础上开发的通用分组无线业务,俗称2.5G;LTE(Long Term Evolution)则是第四代移动通信系统,也就是3.9G,LTE-A为4G。

它们的速度等级如下式所示:GSM < GPRS < LTE。通常情况下,这些通信系统不单独存在,例如高通处理器集成了4G通信模块。正如前面的紧急呼叫单元提及,当遇到紧急状况时,呼叫中心通过这些通信模块与车主通话取得联系。

2)GPS

GPS(Global Positioning System)主要为跟踪或导航提供车辆的位置坐标。正如前面的紧急呼叫单元提及,当遇到紧急状况时,呼叫中心可以通过GPS模块获取车辆的具体定位,从而及时展开救援工作。

3) Wi-Fi

在T-BOX的应用中,Wi-Fi主要以无线热点的形式连接车上的电子设备,如手机、平板、电脑等。TI的解决方案包括SimpleLink™ Wi-Fi® solutions以及WiLink™ 8 solutions。


SimpleLink™ Wi-Fi® solutions依赖于微控制器系统,微控制器只是想添加以太网功能,以便发送简单的状态信息或接收控制命令,用户无需精通射频/Wi-Fi理论即可迅速开启设计,缩短开发周期;WiLink™ 8 solutions应用于对吞吐量、性能和集成度要求较高的典型微处理器系统,如硬盘驱动、电子书等。它们的区别可总结如下表-1所示:



SimpleLink Wi-Fi WiLink

Wireless MCU (SoC) Network Processor
主处理器 MCU (内部集成) MCU(外部) MPU(外部)
操作系统 RTOS /None Linux/Android/RTOS
数据吞吐量(MBPS) <20 100
支持带宽(GHz) 2.4 2.4/5
集成网络协议 TCP/IP
物联网端到端安全
低功耗优化
监控认证
Wi-Fi+BLE共存 √(BLE外置) √(BLE+BT集成)
SimpleLink MCU平台支持
云物联网支持 HomeKit, AWS, Azure, IBM and more HomeKit
相关产品 CC3200 CC3100 WL1801,WL1805,WL1807,
WL1831,WL1835,WL1837


表- 1

在T-BOX的应用中可使用WiLink系列,如WL1831。该系列的6款芯片主要区别在于是否带有低功耗蓝牙、TX电流大小以及工作温度范围等。主要区别如表-2所示。



WL1801 WL1805 WL1807 WL1831 WL1835 WL1837
处理器 External MPU
技术支持 Wi-Fi Bluetooth low energy/Wi-Fi
数据吞吐量(MBPS) 100
RX灵敏度(dBm) -96
TX电流(mA) 247 247 238 247 247 238
工作温度范围 (℃) -20 to 70 -20 to 70 -40 to 85 -20 to 70 -20 to 70 -40 to 85
封装 MOC (100 pin LGA Module)












表- 2

该系列特点列举如下:

设计简捷:集成了射频以及电源管理部分,即使不需具备射频/Wi-Fi的专业知识也能随时开启设计;

性能优越:优化了实时在线配置文件功能;在使用电池供电的场合可采用低功耗模式;高吞吐量;覆盖范围广。

关于WiLink系列的详细介绍、入门指南、校正与测试、认证信息等可点击以下链接:

Welcome to the WiLink™ 8 Wi-Fi + BT/BLE Main Page

TI有也提供相应的评估板:

用于 Sitara 的 WiLink™ 8 模块 2.4 GHz WiFi® + Bluetooth® COM8 套件

4) Bluetooth

将蓝牙技术应用于汽车领域的原因有很多:与智能手机和可穿戴设备有良好的互操作性;低功耗,在电池供电场合下可延长使用时间;模块小巧,不会占用太多汽车空间;为许多新出现的应用程序提供高性价比的解决方案,例如汽车门禁、汽车共享、遥控泊车等,这引发了智能手机等互联设备的新一轮创新。

TI的车规级低功耗蓝牙芯片包括CC2640R2F-Q1以及CC2541-Q1,它们的区别如下表所示:


参数 CC2640R2F-Q1 CC2541-Q1
温度范围 -40°C to 105°C (Grade 2)
蓝牙规范 Bluetooth v4.2 + Bluetooth v4.0
SW升级可用于将来的BLE规格更新
供电电压范围 1.8 – 3.8 V 2.0 – 3.6 V
电流消耗@ 最大RX 灵敏度
电流消耗@ TX输出功率为0dBm
6.2 mA
6.9 mA
18.3 mA
18.6 mA
操作系统 √(TI-RTOS)
片上DC-DC
关机电流 150 nA 500 nA
待机电流 1 µA 1 µA
MCU 32-bit ARM Cortex-M3 (48 MHz) 8-bit 8051 (32 MHz)
嵌入式Flash / RAM 128 KB + 8 KB cache / 20 KB + On Chip ROM 256 KB / 8 KB
输出功耗 +5 dBm 0 dBm
接收灵敏度 -97 dBm -94 dBm
链路预算 102dB 94dB
封装 车规级RGZ QFN48-7x7 w RHA QFN40-6x6 w
同步连接 Up to 8 (Multi-Role) Up to 3 (Central to Peripheral)
GPIO 31 23


表- 3

TI CC2640R2F-Q1,其特点列举如下:

超低功耗:待机电流为1 µA,可在汽车模块上实现长久电池寿命和较低空间占有率;

射频性能优异,超长传输距离:灵敏度达97dBm,链路预算达102dB;

可靠性高:通过AEC-Q100 认证,温度范围为 -40°C 到105°C (Grade 2),采用可湿侧面封装;

灵活的平台支持:具有独立应用和无线领域的多核SoC,支持蓝牙 4.2 和蓝牙 5。


文章来源于:电子工程世界    原文链接
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