T-BOX系統解決方案深度剖析之無線連接單元
遠程信息處理控制單元（TCU或T-BOX）是一種嵌入式車載系統，可應用于車輛的無線跟蹤與通信等領域。
在T-BOX中，無線連接單元主要包括以下四個模塊，GSM/GPRS/LTE，GPS，Wi-Fi以及Bluetooth。
1） GSM/GPRS/LTE
GSM/GPRS/LTE都屬于移動通信技術。GSM（Global System for Mobile Communications）是第二代移動通信系統，也就是我們常說的2G；GPRS（General Packet Radio Service）是基于GSM 基礎上開發的通用分組無線業務，俗稱2.5G；LTE（Long Term Evolution）則是第四代移動通信系統，也就是3.9G，LTE-A為4G。
它們的速度等級如下式所示：GSM < GPRS < LTE。通常情況下，這些通信系統不單獨存在，例如高通處理器集成了4G通信模塊。正如前面的緊急呼叫單元提及，當遇到緊急狀況時，呼叫中心通過這些通信模塊與車主通話取得聯系。
2）GPS
GPS（Global Positioning System）主要為跟蹤或導航提供車輛的位置坐標。正如前面的緊急呼叫單元提及，當遇到緊急狀況時，呼叫中心可以通過GPS模塊獲取車輛的具體定位，從而及時展開救援工作。
3） Wi-Fi
在T-BOX的應用中，Wi-Fi主要以無線熱點的形式連接車上的電子設備，如手機、平板、電腦等。TI的解決方案包括SimpleLink? Wi-Fi? solutions以及WiLink? 8 solutions。
SimpleLink? Wi-Fi? solutions依賴于微控制器系統，微控制器只是想添加以太網功能，以便發送簡單的狀態信息或接收控制命令，用戶無需精通射頻/Wi-Fi理論即可迅速開啟設計，縮短開發周期；WiLink? 8 solutions應用于對吞吐量、性能和集成度要求較高的典型微處理器系統，如硬盤驅動、電子書等。它們的區別可總結如下表-1所示：
| SimpleLink Wi-Fi | WiLink | ||
| Wireless MCU (SoC) | Network Processor | ||
| 主處理器 | MCU （內部集成） | MCU（外部） | MPU（外部） |
| 操作系統 | RTOS /None | Linux/Android/RTOS | |
| 數據吞吐量(MBPS) | <20 | 100 | |
| 支持帶寬(GHz) | 2.4 | 2.4/5 | |
| 集成網絡協議 TCP/IP | √ | ? | |
| 物聯網端到端安全 | √ | ? | ? |
| 低功耗優化 | √ | ? | |
| 監控認證 | √ | ? | |
| Wi-Fi+BLE共存 | √（BLE外置） | √（BLE+BT集成） | |
| SimpleLink MCU平臺支持 | √ | ? | |
| 云物聯網支持 | HomeKit, AWS, Azure, IBM and more | HomeKit | |
| 相關產品 | CC3200 | CC3100 |
WL1801,WL1805,WL1807, WL1831,WL1835,WL1837 |
表- 1
在T-BOX的應用中可使用WiLink系列，如WL1831。該系列的6款芯片主要區別在于是否帶有低功耗藍牙、TX電流大小以及工作溫度范圍等。主要區別如表-2所示。
| WL1801 | WL1805 | WL1807 | WL1831 | WL1835 | WL1837 | |||||
| 處理器 | External MPU | |||||||||
| 技術支持 | Wi-Fi | Bluetooth low energy/Wi-Fi | ||||||||
| 數據吞吐量(MBPS) | 100 | |||||||||
| RX靈敏度(dBm) | -96 | |||||||||
| TX電流(mA) | 247 | 247 | 238 | 247 | 247 | 238 | ||||
| 工作溫度范圍 (℃) | -20 to 70 | -20 to 70 | -40 to 85 | -20 to 70 | -20 to 70 | -40 to 85 | ||||
| 封裝 | MOC (100 pin LGA Module) | |||||||||
表- 2
該系列特點列舉如下：
設計簡捷：集成了射頻以及電源管理部分，即使不需具備射頻/Wi-Fi的專業知識也能隨時開啟設計；
性能優越：優化了實時在線配置文件功能；在使用電池供電的場合可采用低功耗模式；高吞吐量；覆蓋范圍廣。
關于WiLink系列的詳細介紹、入門指南、校正與測試、認證信息等可點擊以下鏈接：
Welcome to the WiLink? 8 Wi-Fi + BT/BLE Main Page
TI有也提供相應的評估板：
用于 Sitara 的 WiLink? 8 模塊 2.4 GHz WiFi? + Bluetooth? COM8 套件
4） Bluetooth
將藍牙技術應用于汽車領域的原因有很多：與智能手機和可穿戴設備有良好的互操作性；低功耗，在電池供電場合下可延長使用時間；模塊小巧，不會占用太多汽車空間；為許多新出現的應用程序提供高性價比的解決方案，例如汽車門禁、汽車共享、遙控泊車等，這引發了智能手機等互聯設備的新一輪創新。
TI的車規級低功耗藍牙芯片包括CC2640R2F-Q1以及CC2541-Q1，它們的區別如下表所示：
| 參數 | CC2640R2F-Q1 | CC2541-Q1 |
| 溫度范圍 | -40°C to 105°C (Grade 2) | |
| 藍牙規范 | Bluetooth v4.2 + | Bluetooth v4.0 |
| SW升級可用于將來的BLE規格更新 | √ | ? |
| 供電電壓范圍 | 1.8 – 3.8 V | 2.0 – 3.6 V |
|
電流消耗@ 最大RX 靈敏度 電流消耗@ TX輸出功率為0dBm |
6.2 mA 6.9 mA |
18.3 mA 18.6 mA |
| 操作系統 | √(TI-RTOS) | ? |
| 片上DC-DC | √ | ? |
| 關機電流 | 150 nA | 500 nA |
| 待機電流 | 1 μA | 1 μA |
| MCU | 32-bit ARM Cortex-M3 (48 MHz) | 8-bit 8051 (32 MHz) |
| 嵌入式Flash / RAM | 128 KB + 8 KB cache / 20 KB + On Chip ROM | 256 KB / 8 KB |
| 輸出功耗 | +5 dBm | 0 dBm |
| 接收靈敏度 | -97 dBm | -94 dBm |
| 鏈路預算 | 102dB | 94dB |
| 封裝 | 車規級RGZ QFN48-7x7 w | RHA QFN40-6x6 w |
| 同步連接 | Up to 8 (Multi-Role) | Up to 3 (Central to Peripheral) |
| GPIO | 31 | 23 |
表- 3
TI CC2640R2F-Q1，其特點列舉如下：
超低功耗：待機電流為1 μA，可在汽車模塊上實現長久電池壽命和較低空間占有率；
射頻性能優異，超長傳輸距離：靈敏度達97dBm，鏈路預算達102dB；
可靠性高：通過AEC-Q100 認證，溫度范圍為 -40°C 到105°C (Grade 2)，采用可濕側面封裝；
靈活的平臺支持：具有獨立應用和無線領域的多核SoC，支持藍牙 4.2 和藍牙 5。
審核編輯：郭婷
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