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高整合度Zigbee® Direct物聯網解決方案
 

【作者: 陳俊諺】   2023年10月30日 星期一

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物聯網概念於2005年由國際電信聯盟(ITU)提出,現今物聯網設備從智能穿戴裝置(如手錶)到智能電表,已成為你我生活中隨處可見的設備,帶來生活上的便利、節省能源、提高效率、自動化等。


物聯網可以透過各種有線與無線的通訊技術來實現。在無線通訊技術上,無線網路具有各式各樣的種類與規格,常見的有Wi-Fi®、藍牙和Zigbee® 等無線網路技術。其中以Zigbee的技術在智慧家庭應用上獲得不少廠商的青睞。


Zigbee具有短距離、低傳輸速率、低功耗、低成本、低複雜度、安裝快速、可靠、安全、可支援大量網路節點等特點,其網路拓樸支援星狀拓樸、樹狀拓樸和網狀拓樸。尤其網狀拓樸具有多種傳輸途徑,每個節點本身可以讀取或傳遞其他節點資料,不會因其中一個網路節點斷線而影響到其周圍節點的網路通訊,所以被視為智能居家應用最為廣泛的協議之一。


但由於傳統的Zigbee網路為封閉的網路系統,如果要直接對該節點以其他無線的方式做控制,則需要透過額外的閘道器(Gateway)才能做到。因此連接標準聯盟(CSA)於2023年發布Zigbee Direct 1.0標準,讓原有的Zigbee技術與無所不在的低功耗藍牙技術正式做結合,達到使用者可以透過低功耗藍牙設備(例如智能手機、平板電腦或智能揚聲器)直接啟動或控制您的Zigbee產品。



Microchip近期推出的WBZ451模塊是使用PIC32CX-BZ2晶片實現藍牙5.2低功耗藍牙與Zigbee 3.0同時共存的模組。使用者除了可以透過Zigbee Mesh網狀網路拓樸實現智能居家和工業自動化應用,同時可以使用低功耗藍牙連接手機等設備,將資訊上傳到App或雲端進行大數據收集。這樣不但提供了穩定且多途徑的網路拓樸,同時還享受到可與低功耗藍牙設備(例如智能手機、平板電腦或智能揚聲器)連結控制的便利性。


WBZ451模塊內含一個64 MHz ARM® Cortex® M4F的核心與1 MB 的快閃記憶體,支援無線韌體升級(OTA DFU) ,搭配豐富的周邊PWM、4組SERCOM可任意設定成I2C/SPI/USART、基於硬體的安全加密加速器、優異的12-bit ADC性能及多組GPIO可供使用。在無線協議上它具有以下特點:


- 支持藍牙5.2低功耗規範,包括LE 2M PHY、LE Coded PHY、LE Extended Advertising和LE Periodic Advertising等


- 支持Zigbee 3.0規範,包括Combined Interface、Light Devices、Thermostat、Color Scene Controller、Multi Sensor、Intruder Alarm System和Zigbee Green Power等應用


- 具有多種低功耗模式,包括睡眠模式、深度睡眠模式和關機模式


WBZ451模塊具有兩種天線形式的料號:一種是內置PCB天線的WBZ451PE模塊,另一種是具有u.FL外置天線連接器的WBZ451UE模塊。兩種模塊都通過FCC、IC、CE、UKCA、MIC、KCC、NCC和SRRC等多個國家和地區的認證。讓您的產品對於天線位置的擺放設計更為彈性,並且減少處理各個國家無線射頻法規的認證與繁複的測試程序,節省產品上市時間。



現有開發套件為WBZ451 Curiosity開發板 (Part number: EV96B94A) 。開發板上具有Micro USB介面,透過USB Hub IC (USB2512B)同時連接到USB to UART轉換器(MCP2200)與燒錄器PKoB4 (ATSAME70N21B),讓您可借助屢獲殊榮的MPLAB® X IDE整合式開發環境和搭配插件MPLAB Code Configurator (MCC)圖形化開發工具的支援,連上電腦,輕鬆編譯範例程式來使用Zigbee Direct的功能,板上配置 mikroBUS 連接器可以與任何MikroElekronika Click board整合,讓您可以簡單並且快速地開發出各種Zigbee與低功耗藍牙結合的產品。



有關WBZ451模塊及產品開發板相關資訊,可參考以下連結:


- WBZ451系列 https://www.microchip.com/en-us/products/wireless-connectivity/bluetooth-low-energy/pic32cx-bz2-family


- WBZ451產品開發板 https://www.microchip.com/en-us/development-tool/EV96B94A


本文作者為:Microchip主任應用工程師 陳俊諺


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