最适合的选择——ZigBeeSoC解决方案

本文摘要：在研发2.4GHzZigBee无线网络应用于时，设计工程师一般来说不会面对系统拆分的自由选择：对ZigBee的连接性及网络处置解决方案而言，最佳的统合层级为何？从效能、功耗及成本的角度来看，何者是最合适的自由选择是将2.4GHz无线收发器及处置核心统合为单芯片解决方案的ZigBee系统单芯片（SoC）较为好？还是具备独立国家收发器及主处理器的线性式方案更佳？ 在解决问题这些问题之前，再行让我们仔细分析ZigBee技术。

在研发2.4GHzZigBee无线网络应用于时，设计工程师一般来说不会面对系统拆分的自由选择：对ZigBee的连接性及网络处置解决方案而言，最佳的统合层级为何？从效能、功耗及成本的角度来看，何者是最合适的自由选择是将2.4GHz无线收发器及处置核心统合为单芯片解决方案的ZigBee系统单芯片（SoC）较为好？还是具备独立国家收发器及主处理器的线性式方案更佳？　　在解决问题这些问题之前，再行让我们仔细分析ZigBee技术。根据IEEE针对较低功率无线网络所发售的802.15.4MAC/PHY规格，ZigBee凭借减少网状网络协议及应用于文件档案来拓展IEEE802.15.4，让各装置之间需要几乎相互操作者。

ZigBee用于低可信、可扩展的网状网络协议，可反对数千个节点。ZigBee应用于文件档案则针对家庭/商业自动化、智慧能源、身体健康医疗及零售设备定义共通语言。ZigBee也获取设备的测试及证书，以保证从射频到应用层的相互操作性。

　　针对传感及掌控网络，ZigBee已被设计为高度可信、低成本、较低功率的无线网络解决方案。系统分区的自由选择最后将对ZigBee解决方案的网络效能、功耗及成本导致很大的影响。

　　系统分区　　图1表明三种基本的系统分区自由选择：ZigBee系统单芯片、ZigBee网络协同处理器（NCP）再加主处理器，以及ZigBee收发器再加主处理器。　　在系统单芯片的设计中，IEEE802.15.4的标准，射频是嵌入式处理器的一个外设，所有的封包处置及应用于处置都在单芯片内继续执行。

系统单芯片一般不会还包括微处理器的硬件外设，以反对运算负荷艰巨的功能，例如AES（高级加密标准）的加密。　　在网络协同处理器（NCP）的设计中，ZigBee协议栈是在射频及网络处理器芯片上运作，然后运用其SPI或UART模块相连至主处理器。主处理器仅有处置那些被设备应用于传输或接管的封包。至于那些路由封包的处置，还包括安全性处置，则是在网络处理器上展开，毋需中断主处理器。

因此，SPI或UART处置时间的影响仅有不会再次发生在封包的来源或目的地。　　一个ZigBee收发器仅有包括RF收发器及关键时序的MAC/PHY功能，主处理器则反对MAC的上层、网络协议及应用于编码。所有的封包都必需传输至主处理器展开处置。

仅有展开路由的那些封包则不会被传输至主处理器后再行回到至射频末端，以展开再度传输，基本上是通过UART或SPI模块展开。一般来说AES加密的运作是在收发器芯片上继续执行；因此必须额外的UART或SPI传输来反对安全性处置。

　　图1：ZigBee系统分区自由选择　　网络性能　　系统设计必需考虑到吞吐量（throughput）及延后（latency），以保证网络可合乎产品的设计目标。吞吐量是用来测量网络可反对多少的数据传输量，这是十分关键的指标，用来测量网络的扩充性。延后则是测量节点间的讯息传输速度，这也是十分关键的指标，用来测量网络的号召能力。吞吐量及延后都与组件拆分有关，系统架构必需划入考虑到。

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