Новации и изменения в номенклатуре интегральных схем Atmel для беспроводной передачи данных в УВЧ ISM диапазоне

С момента выхода последней публикации на эту тему "Микросхемы корпорации Atmel для построения систем передачи данных на ультравысоких частотах" Atmel внесла существенные коррективы в выпускаемую номенклатуру интегральных схем для беспроводной передачи данных в нелицензируемых радиочастотных диапазонах. Об этих коррективах и будет рассказано в данной статье…

1. Общая характеристика номенклатуры интегральных схем Atmel для построения систем передачи данных на ультравысоких частотах в ее современном виде

Продукция, которая рассчитана на работу в лицензируемых частотных диапазонах ISM, по классификации Atmel теперь может быть найдена в четырех категориях (ранее были только две первые категории):

SmartRF;

Automotive Control (управление в автомобилях);

High Power ISM Transceivers (ISM трансиверы высокой мощности);

ZigBee.

Если изучить структуру каждой категории, то выясняется факт, что в существовавших ранее первых двух категориях произошли существенные изменения, заключающиеся не только в появлении новой продукции, но и в перегруппировке выпускаемой ранее и новой продукции. Итак, первоначально семейство SmartRF представляло всего лишь две микросхемы: AT86RF401 (микроконтроллер AVR + УВЧ передатчик) и трансивер AT86RF211. Теперь эти микросхемы вытеснены из этой категории, а замещены прочими компонентами, которые ранее не входили в это семейство. При этом, если AT86RF211 в виде своей модернизированной версии AT86RF211S мигрировал в 3 категорию, то к великому огорчению AT86RF401 исчез вообще с сайта компании.

Если Вы не обнаружили каких-либо компонентов, которые использовали ранее, - не отчаивайтесь, многие из них выпускаются в виде обновленных версий с новым префиксом "АТА". Например, передатчик U2745B сейчас выпускается под названием ATA2745. В таблице 1 приведен перечень интегральных схем, по которым были внесены коррективы в наименования.

Таблица 1. Изменения в названиях интегральных схем

Прим.:

Микросхема AT86RF211S поддерживает новые возможности, но в состоянии поставки она полностью идентична AT86RF211.

ATAM862 отличаются от T48C862 только технологией энергонезависимой памяти программ, ЭСППЗУ заменено на флэш-память.

На рисунке 1 Вы найдете всех текущих представителей номенклатуры микросхем Atmel для передачи данных в УВЧ-диапазоне с разделением по частотному диапазону. На этом рисунке красным цветом выделены новинки, а зеленым - компоненты с обновленным наименованием Номенклатура микросхем УВЧ-диапазона корпорации Atmel

2. Категория SmartRF

Теперь к категории SmartRF относятся все выпускавшиеся ранее и новые интегральные схемы одноканальных АМн и/или ЧМн передатчиков/приемников/трансиверов, за исключением тех, которые имеют ярко выраженное автомобильное предназначение. Как было сказано ранее из этой категории "выпали" передатчик со встроенным ядром AVR AT86RF401 и многоканальный программируемый трансивер AT86RF211.

В этой категории появился ряд новых семейств и самостоятельных представителей. Информация по ним приведена в таблице 2, а в таблице 3 приведены краткие технические характеристики всех представителей категории SmartRF.

Таблица 2. Новые представители семейства SmartRF

Таблица 3. Характеристики представителей семейства SmartRF

Серийный номер	Частотный диапазон, МГц	Модуляция	Скорость передачи АМн/ЧМн, кбит/сек 1)	Напряжение питания, В	Потребление	Выходная мощность, дБм	Чувствитель-ность, дБм	Корпус
АМн	ЧМн	Режим отклю- чения, мкА	Акт. режим, мА	Режим передачи	АМн	ЧМн
Передатчики
U2741B	300-450	x	x		2.0-5.5	0.35	4.7					SSO16
ATA2745	310-440	x			2.2-4.0		4.7					SSO16
T5750	868-928	x	x		2.0-4.0	0.35	3.6	8.5	5.5			TSSOP8
T5753	310-350	x	x		2.0-4.0	0.35	3.7					TSSOP8
T5754	429-439	x	x		2.0-4.0	0.35	3.7		7.5			TSSOP8
Микропередатчики (микроконтроллер MARC + радиопередатчик)
ATAx8622)-3	310-330	x	x		2.0-4.0	0.35	3.7	9.5				SSO24
ATAx8622)-4	429-439	x	x		2.0-4.0	0.35	3.7	9.5	7.5			SSO24
ATAx8622)-8	869-928	x	x		2.0-4.0	0.35	3.6		5.5			SSO24
Приемники
ATA3741	300-450	x	x	10/3.2	4.5-5.5					-110	-98.5	SO20
ATA3742	300-450	x	x	10/3.2	4.5-5.5					-110	-98.5	SO20
ATA3745	310-440	x		10/-	4.5-5.5					-110	-	SO20
ATA5743	300-450	x	x	10/10	4.5-5.5		7.5			-110	-104	SO20
ATA5744	300-450	x		10/-	4.5-5.5					-110	-	SO20 SSO20
ATA5760	868-870	x	x	10/10	4.5-5.5		7.6			-112	-106	SO20
ATA5761	902-928	x	x	10/10	4.5-5.5		7.6			-112	-106	SO20
ATA8201	313-317	x	x	10/20	2.7-3.3 или 4.5-5.5		6.5			-114	-105	QFN24
ATA8202	433-435	x	x	10/20		6.5			-113	-104	QFN24
Трансиверы
ATA5423	314-316	x	x	10/20	2.4-3.6	0.01	10.5	15.7		-117.5	-110.5	QFN48
ATA5425		x	x	10/20	2.4-3.6	0.01	10.5	15.8		-117.5	-110.5	QFN48
ATA5428	433-435 868-870	x	x	10/20	2.4-3.6	0.01	10.5 10.3	15.8 17.3		-116.5 -114	-109.5 -107	QFN48
ATA5429		x	x	10/20	2.4-3.6	0.01	10.3	19.3		-114	-107	QFN48
ATR2406	2400-2483		GFSK		3.0-4.6						-93	QFN32
T2803	2400-2483		GFSK		3.0-4.6						-78	QFN48

Прим.:

1) Уточните в документации возможность удвоения указанного значения скорости при использования кодирования NRZ.

2) ATAR862 - версия с ПЗУ, ATAM862 - перепрограммируемая версия с флэш-памятью.

3. Категория "Automotive Control"

В данную категорию входят все интегральные схемы, которые могут применяться в автомобильных электронных устройствах, в т.ч. передатчики, приемники и трансиверы для УВЧ частотных диапазонов ISM, которые являются основой автомобильных устройств для реализации таких функций, как пассивный или бесключевой вход в автомобиль, контроль внутришинного давления. Необходимо обратить внимание, что ряд компонентов из этой категории также входят и в категорию SmartRF, при этом наблюдается и некоторая нелогичность. Так, например, из документации на трансиверы ATA5823, ATA5824 следует, что они являются усовершенствованной версией соответствующих трансиверов семейства ATA542x, отличаясь в развитии функциональных возможностей, но, тем не менее, входят в разные категории продукции.

В таблице 4 Вы найдете информацию по новинкам из данной категории, а в таблице 5 - краткие технические характеристики всех представителей.

Таблица 4. Новые представители категории продукции "Automotive Control"

Таблица 5. Характеристики представителей категории продукции "Automotive Control"

Серийный номер	Частотный диапазон, МГц	Модуляция	Скорость передачи АМн/ЧМн, кбит/сек 1)	Напряжение питания, В	Потребление	Выходная мощность, дБм	Чувствитель-ность, дБм	Корпус
АМн	ЧМн	Режим отключения, мкА	Акт. режим, мА	Режим передачи	АМн	ЧМн
Передатчики
U2741B	300-450	x	x		2.0-5.5	0.35	4.7					SSO16
ATA2745	310-440	x			2.2-4.0		4.7					SSO16
T5750	868-928	x	x		2.0-4.0	0.35	3.6	8.5	5.5			TSSOP8
T5753	310-350	x	x		2.0-4.0	0.35	3.7					TSSOP8
T5754	429-439	x	x		2.0-4.0	0.35	3.7		7.5			TSSOP8
ATA6285	313-317	x	x		2.0-3.6		н.д.	8.4				QFN32
ATA6286	432-448	x	x		2.0-3.6		н.д.	8.8				QFN32
ATA5756	313-317	x	x		2.0-3.6	0.35	3.6	8.4				TSSOP10
ATA5757	432-448	x	x		2.0-3.6	0.35	3.6	8.8				TSSOP10
Приемники
ATA3741	300-450	x	x	10/3.2	4.5-5.5					-110	-98.5	SO20
ATA3742	300-450	x	x	10/3.2	4.5-5.5					-110	-98.5	SO20
ATA3745	310-440	x		10/-	4.5-5.5					-110	-	SO20
ATA5743	300-450	x	x	10/10	4.5-5.5		7.5			-110	-104	SO20
ATA5744	300-450	x		10/-	4.5-5.5					-110	-	SO20 SSO20
ATA5745		x	x	10/20	2.7-3.3 или 4.5-5.5		6.9			-113	-107	QFN24
ATA5746		x	x	10/20					-114	-108	QFN24
ATA5760	868-870	x	x	10/10	4.5-5.5		7.6			-112	-106	SO20
ATA5761	902-928	x	x	10/10	4.5-5.5		7.6			-112	-106	SO20
Широкодиапазонные трансиверы
ATA5812	314-316	x	x	10/20	2.4-3.6	0.01	10.5	15.7		-117.5	-110.5	QFN48
ATA5811	433-435 868-870	x	x	10/20	2.4-3.6	0.01	10.5 10.3	15.8 17.3		-116.5 -114	-109.5 -107	QFN48
ATA5823	313-316	x	x	10/20	2.15-3.6 или 4.4-5.25	0.01	10.5	15.7		-116.5	-110	QFN48
ATA5824	433-435 867-870	x	x	10/20	0.01	10.5 10.3	15.8 17.3		-115.5 -112.8	-109 -106.3	QFN48

4. Категория "High Power ISM Transceivers"

Это новая категория продукции, которую на данный момент представляет одна интегральная схема AT86RF211S. Как было сказано выше AT86RF211S - модернизированная версия популярного трансивера AT86RF211. В состояние поставки AT86RF211S является полностью совместимой заменой своего предшественника, а после программной активизации бита ADDFEAT становятся доступными новые возможности. К их числу относятся:

Повышенная до 100 кбит/сек скорость передачи данных (ранее максимальная скорость была равна 60 кбит/сек).

Слаботочный режим с работающим кварцевым генератором. Позволяет избавиться от необходимости применения отдельного кварцевого резонатора микроконтроллера.

Улучшенное быстродействие схемы контроля уровня принимаемого сигнала (RSSI): период преобразования АЦП может быть снижен с 12 до 1.5 мкс, что позволит более быстро сканировать канал.

Возможность применения кварцевого резонатора 20.5МГц, при этом, частота фильтра ПЧ1 остается на уровне 10.7МГц. Это позволит с одной стороны синхронизировать управляющий микроконтроллер высокой частотой, а с другой стороны использовать недорогие и легкодоступные компоненты.

Ранее неиспользуемый вывод 17 теперь именуется "Выход цифрового сигнала" DIGOUT и может использоваться несколькими способами:

- поделенная частота XTAL, опорная синхронизация;

- определение несущей, когда уровень RSSI ниже предустановленного порога;

- индикатор работы кварцевого генератора XTO;

- сигнал частотой 455 кГц из дискриминатора ФАПЧ;

- индикатор режима приема;

- опорная синхронизация частотой 1 кГц для таймера возобновления работы;

- индикатор детекции захвата ФАПЧ для основного блока ФАПЧ.

Возможным основанием для перевода AT86RF211S в отдельную категорию может быть тот факт, что данный трансивер отличается от всех прочих рассматриваемых компонентов возможностью беспроводной передачи данных на расстоянии до 250 м за счет повышенной выходной мощности. Кроме того, уникальной особенностью данной микросхемы является возможность динамического программирования рабочей частоты передачи с шагом 200Гц. Технические характеристики микросхемы приведены в таблице 6.

Таблица 6. Характеристики представителей категории продукции "High Power ISM Transceivers"

Серийный номер

Частотный диапазон, МГц

Модуляция

Скорость передачи АМн/ЧМн, кбит/сек 1)

Напряжение питания, В

Потребление

Выходная мощность, дБм

Чувствитель-ность, дБм

Корпус

АМн

ЧМн

Режим отключения, мкА

Акт. режим, мА

Режим передачи

АМн

ЧМн

AT86RF211S

443, 868, 915

x

2.4-3.75

0.5

43 (+10дБм)

-107

TQFP48

5. Категория ZigBee

В данную категорию входит продукция, на основе которой могут быть реализованы системы беспроводной передачи данных по стандарту 802.15.4/ZigBee. В качестве радиочастотного интерфейса Atmel предлагает трансивер Z-Link AT86RF230. Он представляет собой маломощный высокочувствительный трансивер для частотного диапазона 2.4 ГГц. Чувствительность приема - 100 дБ и мощность передатчика 3 дБм данного трансивера выводят его в лидеры среди аналогичной продукции прочих компаний. За счет увеличения дальности связи может быть снижено общее количество узлов в сети, позволяя сэкономить 60% стоимости системы, работающей по стандарту 802.15.4. В качестве компаньона к данному трансиверу Atmel предлагает использовать 8-разрядные микроконтроллеры AVR (для этого в трансивере предусмотрен последовательный интерфейс SPI).

Следует выделить, что среди прочих трансиверов для диапазона 2.4ГГц AT86RF230 характеризуется наиболее простой схемой включения. Также как и большинство рассмотренных новинок AT86RF230 поставляется в миниатюрном корпусе QFN (32 вывода).

Выводы:

Основные изменения в номенклатуре продукции для построения систем беспроводной передачи данных в УВЧ ISM диапазоне можно свести к следующему:

внесены коррективы в наименования микросхем (передатчики и приемники);

выполнена пересортировка по категориям продукции, в т.ч. новым;

выпущены новые оптимизированные версии некоторых микросхем, например, новые приемники в миниатюрных корпусах QFN с возможностью работы в составе 3В-ых систем;

обновлена номенклатура трансиверов: добавлены трансиверы с интегрированным протокольным стеком и трансиверы для частотного диапазона 2.4ГГц.

Несмотря на попытки Atmel пересортировать по новым и старым категориям продукции все рассмотренные интегральные схемы, их все-таки, в случае разработки коммерческих и промышленных приложений беспроводной передачи данных, можно рассматривать как альтернативы друг-другу.

Прослеживающиеся нелогичности текущей классификации продукции и наличие множества идентичных по функциональным возможностям компонентов (в ряде случаев отличия межу приемниками, передатчиками, трансиверами сводятся к корпусным исполнениям и незначительным отклонениям в рабочих характеристиках) позволяют предположить, что в ближайшее время будет выполнена дальнейшая оптимизация номенклатуры рассмотренных компонентов.

Еще раз следует обратить внимание на исчезновение с сайта компании микроконтроллера со встроенным УВЧ передатчиком AT86RF401. На данный момент единственными РЧ-микросхемами со встроенным микроконтроллером AVR являются специализированные микросхемы для систем контроля внутришинного давления ATA628x.