从无线BMS看无线MCU

在之前讨论无线bms的文章中,我们可以看到,不管是ti还是adi的方案都是由无线mcu加上电池监控器实现的。simplelink是ti基于thread平台的无线mcu,smartmesh则是adi的无线传感器网络产品。
无线mcu解决了连接不仅仅需要可靠、灵活,同时还要能满足一系列无线协议与范围的要求。市场上无线mcu产品可以说是层出不穷,这类集成无线通信功能的mcu不仅是一种趋势,同时也是一种挑战。因为这类产品往往需要超低功耗,性能更是不低。
ti无线bms中的simplelink mcu
ti在无线bms方案采用了cc2662r-q1无线mcu与bq79616-q1电池监控器的方式,实现对电池电量、温度、电流、电压的检测,并将数据通过无线传输的方式与主控芯片完成通信。基于其专有的无线bms协议,能够实现快速组网。据ti官方显示,通过专有的无线通信协议进行数据传输,延时低、传输速率高,数据丢包率低。
(无线bms中的mcu,ti)
传统的有线bms方案的bmu板中括主机mcu和通信桥接器件。此bmu连接mcu和单节电池监测单元(cmu)上其他监测器件,而cmu与实物电池连接。无线解决方案则是使用无线接口,通过无线收发器器件,将通用异步接收器/发送器数据从电池监控器传输到主机mcu。
在无线方案中的协议,ti基于在2.4ghz频段中运行的低功耗bluetooth技术,编制了专有无线bms协议,每个中央单元可支持多达32个节点的星型网络配置,有助于提高吞吐量,降低数据延迟。该协议也是ti专有的,在simplelink系列无线mcu中经常能看到其身影。
除了在连接上mcu做了优化增强,在满ram下的0.94µa的超低的待机电流以及出色的97 dbm无线链路预算不说在车规级应用的无线mcu中,在整个无线mcu市场中都是相当“卷”的存在。器件本身除了m4f处理器外,还配置了一个具有快速唤醒功能的超低功耗传感器控制器cpu,该控制器能够在极低系统电流下进行1hz的adc采样,可以说为了节省能耗想尽了办法。
adi无线bms中的smartmesh
adi无线bms解决方案中,并未明确表明smartmesh无线mcu的具体型号,我们直接从搭载了smartmesh技术的系列来看。adi将smartmesh无线技术在嵌入式芯片和预认证的pcb模块中进行了集成,使用时间同步通道跳变链路层进行通信。
(smartmesh无线芯片,adi)
高度集成的低功耗2.4ghz无线电设计,外加运行smartmesh的arm cortex-m3 32位微处理器。就器件本身设计来说,采用了一种高度集成的低功率无线电设计,绝对是业内领先的。在接收端,它有4.5ma的低功耗,在发送端5.4ma的功耗同样也是极低。
在无线连接这项技术上,adi无线bms方案里借助smartmesh内置了数据包裕量,在恶劣的rf环境中依然能保证速率,同时时间同步信道跳变技术也消除了网内数据包冲突,数据路由的安排更加高效。对于严苛射频环境中的无线器件应用,smartmesh带来的可靠性还是很令人放心的。
还有哪些无线mcu?
应用于无线bms的mcu不算多,毕竟市场上做无线bms的厂商本就不多。但是要说无线mcu,那绝对是一个庞大的市场。绝大多数mcu厂商都有在无线mcu产品线布局,而且每家的无线mcu也都各具特色,毕竟谁也不愿意在无线技术这个市场落入下风。
st的stm32wb系列走的是极低功耗,高自由度路线。stm32wb无线mcu的双核分别是运行于64 mhz的arm cortex—m4核心应用处理器件和运行于32 mhz的arm cortex—m0+核心网络处理器。当rf和smps开启时,该系列mcu的电流也小于53µa/mhz,功耗极低,不同的认证配置也是实现设备尺寸和ota功能的高自由度。
silicon labs旗下的32位sub-ghz无线mcu ezr32系列产品在业内单芯片的产品中有着领先的能效和rf性能,主要面对的是智能仪表、无线传感器网络、家居和楼宇自动化等应用。ezr32系列整合了efm32 mcu内核和ezradio/ezradiopro sub-ghz收发器,相比于基于分立mcu和rf芯片的系统设计,这种整合后的设计明显更有优势,信号干扰会更小。
小结
无线mcu与应用端需求在不断磨合中,庞大的市场有很多可以运用无线技术的应用。这些无线mcu不管是功耗,集成度,又或是rf性能,都是各个厂商角逐竞争的焦点。在无线bms应用这个领域,无线mcu除了功耗端在尽可能做小,更重要的仍然是无线通信技术在复杂射频环境中的可靠与稳定。

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