一、前言

不同頻率的RF信號在穿過不同的建筑材料的時候，其衰減值是不一樣的。2.4GHz頻段的信號，由于其受到墻壁的阻擋，穿透能力較弱，所以在許多智能家居應用場景中需要使用MESH組網，如BLE MESH， Zigbee MESH等。而Sub-1GHz頻段的信號穿透能力較強，傳輸距離較遠，對于一般的室內應用來說，不需要MESH組網，使用星型拓撲結構的組網就可以滿足應用需求。

表一：不同頻段信號穿透不同建筑材料后的衰減值

為加速終端客戶使用廣芯微芯片的項目開發流程，將時間和精力集中在增值業務上，廣芯微為客戶提供軟硬件平臺參考設計，基于Sub-1GHz信號的特點，廣芯微推出了UMICLINK參考方案，該方案采用星型拓撲結構的組網方式，客戶基于此做二次開發，可以短時間內實現項目落地，參考方案的網絡規模為200個上下行節點，支持ML非省電模式和S省電模式，網關與節點的通訊距離可以達到1000米（10Kbps）。方案中使用的廣芯微自研的芯片包括高性能工業實時控制器芯片 UM3243F（作為網關主控制器）和Sub-1GHz無線MCU芯片 UM2080F32（作為網關通訊鏈路處理器和子節點）。

圖一：UMICLINK參考方案

圖二：網關的原理框圖

二、關于UMICLINK參考方案

UMICLINK網關參考設計是一款基于私有無線協議的廣域網集中器，射頻通道設定在433Mhz的中心頻率（可在200Mhz~1050Mhz以內配置），通過無線協議實現集中器與終端模塊自由組網、集中器與服務器通訊。

圖三：UMICLINK網關參考設計

圖四：UMICLINK網關參考設計 PCB

圖五：UMICLINK參考方案節點 PCB

1.UMICLINK參考方案特點：

智能組網，可提前為入網節點分配信道，減少現場施工難度；

可以實現對終端節點的管理、狀態顯示；

支持以太網、4G；

支持豐富的狀態指示燈；

網關可以自動上傳數據到服務器；

多至6個無線協議通道可配置為UMICLINK-ML協議和UMICLINK-S協議；

支持MQTT、HTTP等常見通訊協議，方案實用性強；

可以為物聯網設備提供遠距離、低功耗、多設備掛載；

內置RT-Thread開源操作系統，支持二次開發。

2.UMICLINK參考方案網關支持1路上行有線WAN口、1路上行4G網絡通道、6路上下行射頻通道（可支持UMICLINK-ML協議（上下行）和UMICLINK-S協議（僅上行））。

3.UMICLINK參考方案無線協議包括UMICLINK-ML協議和UMICLINK-S協議。

三、方案應用

1.溫度傳感器網絡

網關：應用UMICLINK參考方案多觸發多通道網關，參考上文描述。

溫濕度傳感器：基于廣芯微高性能Sub-1G收發SOC UM2080F32、溫濕度傳感器和震動傳感器構成的傳感器子設備，該通訊機制是溫濕度傳感器主動觸發及上報的機制，從設備與網關之間組成了星型組網拓撲。整體方案采用紐扣電池供電，省電為主要考慮要素。

2.物流標貼網絡

網關：應用UMICLINK參考方案多觸發多通道網關，參考上文描述。

低頻無線發射器：由廣芯微低功耗MCU UM8004與Sub-1GHz收發芯片UM2010，低頻驅動芯片UM12020D與低頻發射天線構成。低頻無線發射器通過Sub-1GHz信號遠程接收網關信息并通過125KHz發射出去，激活RFID標貼，將標貼相應的信息匯報給網關。

主動式RFID標貼：采用廣芯微低頻接收SOC UM2082F08及FSK發射芯片UM2001設計的主動式RFID標貼。標貼工作電流在3uA的級別，是業界最低功耗的組網方式。

圖六：物流標貼網絡傳輸示意圖

發射機性能：

低頻發射器可觸發10米以內的RFID標貼的低頻接收，使其接受網關的控制，包括輸出發射功率及傳輸給標貼控制信息等。

RFID標貼與網關之間的通信距離可以達到300米（速率50kbps)，并支持13dbm (Max)的發射功率，其工作功耗大約為3uA，在未觸發，處于低頻信號三通道scan的模式下，發射功率可調。

關于廣芯微

廣芯微電子（廣州）股份有限公司專注于低功耗物聯網芯片的研發、設計與銷售，為客戶提供面向個人與家庭、工業與商業物聯網應用領域,以低功耗為差異化的8位/32位微控制器芯片、無線射頻收發器芯片、數字電源管理芯片和傳感與信號調理專用芯片等。

廣芯微秉持客戶第一、技術創新和市場領先的理念，以國際領先的技術為基礎，為客戶提供一流的產品與技術，打造值得信賴的集成電路設計品牌企業。公司獨有的低功耗芯片設計方法、輕量化人工智能算法、大功率的PD快充協議以及多樣性無線連接技術整合而成的低成本高收益的集成電路設計，在健康醫療電子、消費電子、智慧家庭、工業控制、傳感器與表計等領域已經得到了廣泛的應用。廣芯微低功耗微處理器芯片與射頻芯片具有超低睡眠功耗與更低的工作電流，有效地幫助電子設備降低能耗，積極助力節能減排。

審核編輯 ：李倩