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

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

Старое наименование

Новое наименование

Совместимость

U2745B

ATA2745

Полная

U3741BM

ATA3741

Полная

U3742BM

ATA3742

Полная

U3745BM

ATA3745

Полная

T5743

ATA5743

Полная

T5744

ATA5744

Полная

T5760

ATA5760

Полная

T5761

ATA5761

Полная

AT86RF211

AT86RF211S

Полная*

T48C862-R3

ATAM862-3

Полная**

T48C862-R4

ATAM862-4

Полная**

T48C862-R8

ATAM862-8

Полная**

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

Наименование

Краткая характеристика

ATA820x

Новое поколение УВЧ (315/433МГц) АМн/ЧМн приемников с более простой схемой включения, улучшенными характеристиками и в миниатюрном корпусе QFN24(5мм х 5мм).

ATA542x

Семейство высокоинтегрированных УВЧ АМн/ЧМн полудуплексных трансиверов с малым потреблением в корпусе QFN48 (7мм х 7мм). Выпускаются представители семейства для диапазонов 315/345/433/868/915МГц. Содержат буферы приема и передачи, что упрощает процесс управления передачей данных.

T2803

Однокристальный трансивер для диапазона частот 2.4ГГц. Выпускается в корпусе QFN48, в который интегрированы все элементы РЧ тракта, не требующие механической регулировки. Поддерживает совместную работу с усилителями мощности передачи T7024 и T7026.

ATR2406

Однокристальный РЧ-трансивер для диапазона частот 2.4ГГц. В корпус QFN32 интегрированы все компоненты РЧ-тракта, которые не требуют механических регулировок на стадии производства. Содержит схему восстановления синхронизации передающего устройства, что разгружает процессор от необходимости определять момент захвата принимаемых данных.

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

20

2.0-5.5

0.35

4.7

10

3

 

 

SSO16

ATA2745

310-440

x

 

20

2.2-4.0

2

4.7

10

3

 

 

SSO16

T5750

868-928

x

x

32

2.0-4.0

0.35

3.6

8.5

5.5

 

 

TSSOP8

T5753

310-350

x

x

32

2.0-4.0

0.35

3.7

9

8

 

 

TSSOP8

T5754

429-439

x

x

32

2.0-4.0

0.35

3.7

9

7.5

 

 

TSSOP8

Микропередатчики (микроконтроллер MARC + радиопередатчик)

ATAx8622)-3

310-330

x

x

32

2.0-4.0

0.35

3.7

9.5

8

 

 

SSO24

ATAx8622)-4

429-439

x

x

32

2.0-4.0

0.35

3.7

9.5

7.5

 

 

SSO24

ATAx8622)-8

869-928

x

x

32

2.0-4.0

0.35

3.6

9

5.5

 

 

SSO24

Приемники

ATA3741

300-450

x

x

10/3.2

4.5-5.5

190

7

 

 

-110

-98.5

SO20

ATA3742

300-450

x

x

10/3.2

4.5-5.5

190

7

 

 

-110

-98.5

SO20

ATA3745

310-440

x

 

10/-

4.5-5.5

190

7

 

 

-110

-

SO20

ATA5743

300-450

x

x

10/10

4.5-5.5

170

7.5

 

 

-110

-104

SO20

ATA5744

300-450

x

 

10/-

4.5-5.5

190

7

 

 

-110

-

SO20 SSO20

ATA5760

868-870

x

x

10/10

4.5-5.5

170

7.6

 

 

-112

-106

SO20

ATA5761

902-928

x

x

10/10

4.5-5.5

170

7.6

 

 

-112

-106

SO20

ATA8201

313-317

x

x

10/20

2.7-3.3 или 4.5-5.5

50

6.5

 

 

-114

-105

QFN24

ATA8202

433-435

x

x

10/20



50

6.5

 

 

-113

-104

QFN24

Трансиверы

ATA5423

314-316

x

x

10/20

2.4-3.6

0.01

10.5

15.7

10

-117.5

-110.5

QFN48

ATA5425

345

x

x

10/20

2.4-3.6

0.01

10.5

15.8

10

-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

10

-116.5

-114

-109.5

-107

QFN48

ATA5429

915

x

x

10/20

2.4-3.6

0.01

10.3

19.3

10

-114

-107

QFN48

ATR2406

2400-2483

 

GFSK

1152

3.0-4.6

 

 

 

3

 

-93

QFN32

T2803

2400-2483

 

GFSK

1152

3.0-4.6

 

 

 

3

 

-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"

Наименование

Краткая характеристика

ATA5756, ATA5757

Новое поколение УВЧ (315/433МГц) АМн/ЧМн передатчиков с улучшенными характеристиками, для автомобильного температурного диапазона - 40 С...+125 С, в миниатюрном корпусе TSSOP10.

ATA6285, ATA6286

Высокоинтегрированный микропередатчик для построения блока контроля внутришинного давления. Интегрирует УВЧ-передатчик (идентичный ATA5756, ATA5757), низкочастотный приемник (125 кГц) для реализации канала запроса данных, 8-разрядный микроконтроллер AVR (8 кбайт флэш-памяти программ, 320 байт ЭСППЗУ данных), аналоговый интерфейс для подключения датчиков движения и давления, встроенный датчик температуры. Отличается простотой схемой включения и работой в автомобильном температурном диапазоне - 40 С...+125 С. 

ATA5745 ATA5746

Новое поколение УВЧ (315/433МГц) АМн/ЧМн приемников с более простой схемой включения, улучшенными характеристиками и в миниатюрном корпусе QFN24(5мм х 5мм) для температурного диапазона - 40 С...+105 С. Идеальны для совместной работы с передатчиками ATA5756, ATA5757

ATA5823 ATA5824

Семейство высокоинтегрированных УВЧ АМн/ЧМн полудуплексных и полнодуплексных трансиверов с малым потреблением в корпусе QFN48 (7мм х 7мм). ATA5823 (315МГц) и АТА5824 (433/868МГц) интегрируют протокольный стек, что позволяет процессору передавать данные на уровне сообщений. Наличие дополнительного полнодуплексного режима существенно снижает вероятность несанкционированного внешнего вмешательства, т.к. атакующее устройство должно быть способно одновременно принимать и передавать данные на одной и той же частоте.

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

20

2.0-5.5

0.35

4.7

10

3

 

 

SSO16

ATA2745

310-440

x

 

20

2.2-4.0

2

4.7

10

3

 

 

SSO16

T5750

868-928

x

x

32

2.0-4.0

0.35

3.6

8.5

5.5

 

 

TSSOP8

T5753

310-350

x

x

32

2.0-4.0

0.35

3.7

9

8

 

 

TSSOP8

T5754

429-439

x

x

32

2.0-4.0

0.35

3.7

9

7.5

 

 

TSSOP8

ATA6285

313-317

x

x

20

2.0-3.6

1

н.д.

8.4

6

 

 

QFN32

ATA6286

432-448

x

x

20

2.0-3.6

1

н.д.

8.8

6

 

 

QFN32

ATA5756

313-317

x

x

20

2.0-3.6

0.35

3.6

8.4

6

 

 

TSSOP10

ATA5757

432-448

x

x

20

2.0-3.6

0.35

3.6

8.8

6

 

 

TSSOP10

Приемники

ATA3741

300-450

x

x

10/3.2

4.5-5.5

190

7

 

 

-110

-98.5

SO20

ATA3742

300-450

x

x

10/3.2

4.5-5.5

190

7

 

 

-110

-98.5

SO20

ATA3745

310-440

x

 

10/-

4.5-5.5

190

7

 

 

-110

-

SO20

ATA5743

300-450

x

x

10/10

4.5-5.5

170

7.5

 

 

-110

-104

SO20

ATA5744

300-450

x

 

10/-

4.5-5.5

190

7

 

 

-110

-

SO20 SSO20

ATA5745

433

x

x

10/20

2.7-3.3 или 4.5-5.5

2

6.9

 

 

-113

-107

QFN24

ATA5746

315

x

x

10/20



2

 

 

 

-114

-108

QFN24

ATA5760

868-870

x

x

10/10

4.5-5.5

170

7.6

 

 

-112

-106

SO20

ATA5761

902-928

x

x

10/10

4.5-5.5

170

7.6

 

 

-112

-106

SO20

Широкодиапазонные трансиверы

ATA5812

314-316

x

x

10/20

2.4-3.6

0.01

10.5

15.7

10

-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

10

-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

10

-116.5

-110

QFN48

ATA5824

433-435

867-870

x

x

10/20



0.01

10.5

10.3

15.8

17.3

10

-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

100

2.4-3.75

0.5

24

43 (+10дБм)

16

 

-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.