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如何以最小的功耗實現(xiàn) LoRa 空中固件升級 (FOTA)

25197 2022-11-25 | pdf | 269.61KB | 次下載 | 免費

資料介紹

2018 年 10 月，LoRa 聯(lián)盟宣??布了標(biāo)準(zhǔn)化物聯(lián)網(wǎng)端點無線固件更新 (FOTA) 的規(guī)范。雖然這對 LoRa 網(wǎng)絡(luò)來說是個好消息，但它對使用閃存微控制器的低功耗物聯(lián)網(wǎng) LoRa 端點的設(shè)計人員提出了挑戰(zhàn)。2018 年 10 月，LoRa 聯(lián)盟宣??布了標(biāo)準(zhǔn)化物聯(lián)網(wǎng)端點無線固件更新 (FOTA) 的規(guī)范。雖然這對 LoRa 網(wǎng)絡(luò)來說是個好消息，但它對使用閃存微控制器的低功耗物聯(lián)網(wǎng) LoRa 端點的設(shè)計人員提出了挑戰(zhàn)。與讀取相比，暫時寫入微控制器閃存會顯著增加微控制器的功耗。它還需要使用更大的穩(wěn)壓器來處理增加的功率。與讀取相比，暫時寫入微控制器閃存會顯著增加微控制器的功耗。它還需要使用更大的穩(wěn)壓器來處理增加的功率。這些都不是可取的，但本文將介紹如何使用帶有 FRAM 的微控制器作為一種低功耗方式來編寫固件。與新的 LoRa 收發(fā)器配合使用，與傳統(tǒng)的閃存微控制器方法相比，該組合為 FOTA 形成了一個功耗更低的解決方案。這些都不是可取的，但本文將介紹如何使用帶有 FRAM 的微控制器作為一種低功耗方式來編寫固件。與新的 LoRa 收發(fā)器配合使用，與傳統(tǒng)的閃存微控制器方法相比，該組合為 FOTA 形成了一個功耗更低的解決方案。什么是羅拉？什么是羅拉？物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的目標(biāo)之一是使用盡可能少的功率無線傳輸數(shù)據(jù)。電池供電傳感器應(yīng)用的設(shè)計人員一直特別關(guān)注以無線方式將低速率傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)英里之外，同時最大限度地減少電池電量的使用。在現(xiàn)有解決方案中，藍(lán)牙和 Zigbee 專為短距離應(yīng)用而設(shè)計，蜂窩數(shù)據(jù)相對耗電。LoRa 已成為該問題的一種流行解決方案。物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的目標(biāo)之一是使用盡可能少的功率無線傳輸數(shù)據(jù)。電池供電傳感器應(yīng)用的設(shè)計人員一直特別關(guān)注以無線方式將低速率傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)英里之外，同時最大限度地減少電池電量的使用。在現(xiàn)有解決方案中，藍(lán)牙和 Zigbee 專為短距離應(yīng)用而設(shè)計，蜂窩數(shù)據(jù)相對耗電。LoRa 已成為該問題的一種流行解決方案。LoRa 是遠(yuǎn)程的簡寫。LoRa 無線網(wǎng)絡(luò)是為非實時數(shù)據(jù)的低數(shù)據(jù)速率、低功耗、遠(yuǎn)距離傳輸而開發(fā)的。數(shù)據(jù)速率介于 0.3 千比特/秒 (kbits/s) 和 5.5 kbits/s 之間，適合周期性傳感器數(shù)據(jù)傳輸。LoRa 規(guī)范描述了網(wǎng)絡(luò)的調(diào)制和電氣特性，而 LoRaWAN（廣域網(wǎng)）描述了 LoRa 網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議和數(shù)據(jù)格式。LoRa 是遠(yuǎn)程的簡寫。LoRa 無線網(wǎng)絡(luò)是為非實時數(shù)據(jù)的低數(shù)據(jù)速率、低功耗、遠(yuǎn)距離傳輸而開發(fā)的。數(shù)據(jù)速率介于 0.3 千比特/秒 (kbits/s) 和 5.5 kbits/s 之間，適合周期性傳感器數(shù)據(jù)傳輸。LoRa 規(guī)范描述了網(wǎng)絡(luò)的調(diào)制和電氣特性，而 LoRaWAN（廣域網(wǎng)）描述了 LoRa 網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議和數(shù)據(jù)格式。LoRa 信號類似于 FM，因為它通過改變頻率來調(diào)制信號。然而，雖然適當(dāng)調(diào)制的 FM 信號會瞬間改變頻率，但 LoRa 調(diào)制信號會在一段時間內(nèi)緩慢增加或減少頻率。這種頻率的逐漸增加或減少稱為線性調(diào)頻，這種方法稱為線性調(diào)頻調(diào)制。頻率隨時間變化的速率稱為“線性調(diào)頻”。LoRa 信號類似于 FM，因為它通過改變頻率來調(diào)制信號。然而，雖然適當(dāng)調(diào)制的 FM 信號會瞬間改變頻率，但 LoRa 調(diào)制信號會在一段時間內(nèi)緩慢增加或減少頻率。這種頻率的逐漸增加或減少稱為線性調(diào)頻，這種方法稱為線性調(diào)頻調(diào)制。頻率隨時間變化的速率稱為“線性調(diào)頻”。LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)始終以星形拓?fù)渑帕校帕詈驮L問協(xié)議旨在使用最少的功率并最大程度地減少多個端點的信號沖突。每個 LoRaWAN 端點將其數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅硪粋€網(wǎng)絡(luò)，例如以太網(wǎng)或 Wi-Fi。通常，網(wǎng)關(guān)接收所有 LoRaWAN 數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)絡(luò)將其傳輸?shù)街醒胗嬎銠C(jī)進(jìn)行存儲或進(jìn)一步處理。LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)始終以星形拓?fù)渑帕?，信令和訪問協(xié)議旨在使用最少的功率并最大程度地減少多個端點的信號沖突。每個 LoRaWAN 端點將其數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅硪粋€網(wǎng)絡(luò)，例如以太網(wǎng)或 Wi-Fi。通常，網(wǎng)關(guān)接收所有 LoRaWAN 數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)絡(luò)將其傳輸?shù)街醒胗嬎銠C(jī)進(jìn)行存儲或進(jìn)一步處理。