WirelessUSB LR 2.4-GHz DSSS Radio SoC [CYWUSB6935]

WirelessUSB Radio SoC [CYWUSB6935]

Questo articolo di formazione introduce alla tecnologia Wireless USB e al transceiver CYWUSB693 WirelessUSB. Le tecnologie wireless hanno ottenuto un rapido consenso del mercato e una crescita continua.

Benvenuti nel modulo di formazione sulla Cypress CYWUSB6935: Wireless USB LR 2.4-GHz DSSS Radio SoC. Questo modulo di formazione introduce alla tecnologia Wireless USB e al transceiver CYWUSB693 WirelessUSB.

Posizionamento sul mercato del wireless USB
Le tecnologie wireless hanno ottenuto un rapido consenso del mercato e una crescita continua. La capacità di spostare dati senza dover collegare un cavo, inserire fili o preoccuparsi di avere l’adattatore giusto, attrae molto. Il wireless offre convenienza, velocità e facilità d’uso. Sposta informazioni dal punto A al punto B e, a seconda delle esigenze dell’applicazione, i dati possono spostarsi in una sola direzione o in entrambe. Sul mercato sono presenti diverse tecnologie wireless e altre ne stanno nascendo. Alcuni esempi: WiFi, Bluetooth, ZigbeeTM, Ultra-Wide Band (UWB) e molti altri.

Segmentazione della tecnologia wireless
Queste tecnologie si differenziano in molti modi, come ad esempio per lo spettro di frequenza, la velocità di trasmissione dei dati, la codifica dei dati, i protocolli, le topologie di rete, ecc. I prodotti WirelessUSB and PRoC della Cypress nascono con l’obiettivo di abbassare la velocità di trasferimento dei dati (fino a 1 Mbps) e sostituire i cavi o le topologie di rete semplici. Il WirelessUSB permette solo lo spostamento dei dati in una direzione alla volta, quindi è half duplex.

Caratteristiche di CYWUSB6935

Il CYWUSB6935 ha un modem radio SPI-antenna completo. E’ stato progettato per implementare i dispositivi senza fili che operano nella banda di frequenza mondiale ISM (industriale, scientifica e medica) a 2,4-GHz (2,400 GHz-2,4835 GHz), contiene un transceiver radio a 2.4-GHz, un modem GFSK e una baseband DSSS doppia riconfigurabile. La radio e la baseband hanno entrambi agilità di frequenza e di codice. Quarantanove codici selezionati per ottenere prestazioni ottimali (codici d’oro) sono supportati da canali di 78 1-MHz che producono una capacità teorica spettrale di 3822 canali. Il CYWUSB6935 supporta un gruppo fino a 50 m o più.

CYWUSB6935 – Applicazioni
Questo dispositivo si adatta più o meno in tutti i settori in cui si richiedono connessioni wireless con una velocità idonea di trasmissione dei dati. Si può andare in Home/Building Automation, Controllo industriale, Misura contatore, Consumatori, come con telecomandi, giocattoli, individuazione allarme, presenter tool, ecc

Descrizione delle funzioni di CYWUSB6935

Il transceiver CYWUSB6935 è un modem radio baseband DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) e GFSK (Frequency Shift Keying Gaussiana) con un singolo chip di 2.4 GHz che si collega direttamente a un microcontrollore attraverso una semplice interfaccia seriale periferica. Come affermato in precedenza, il CYWUSB6935 contiene un transceiver radio a 2.4-GHz, un modem GFSK e una baseband DSSS doppia riconfigurabile. La radio e la baseband hanno entrambi agilità di frequenza e di codice. Quarantanove codici selezionati per ottenere prestazioni ottimali (codici d’oro) sono supportati da canali di 78 1-MHz che producono una capacità teorica spettrale di 3822 canali. Il CYWUSB6935 supporta un gruppo fino a 50 m o più.

Questo trasmettitore utilizza un modulatore di vettore DSP-based per generare un accurato segnale di linea GFSK. Il ricevitore utilizza un segnalatore FM (Modulazione di Frequenza) integrato con data slicer automatico per la demodulazione del segnale GFSK. I dati sono convertiti al chip DSSS con un diffusore digitale. Il de-spreading viene effettuato da un correlatore oversampled. Il Baseband DSSS annulla il rumore spurio e assembla correttamente i byte dei dati correlati; ha tre modalità operative: unico canale a 64-chip/bit, unico canale a 32-chip/bit, unico canale Dual Data Rate (DDR) a 32-chip/bit.

Il CYWUSB6935 offre un Serializzatore/Deserializzatore di dati (SERDES), che prevede un framing per trasmettere e ricevere dati byte-level. I byte per la trasmissione vengono caricati nel SERDES e i byte della ricezione vengono letti dal SERDES attraverso l’interfaccia SPI. Il SERDES offre un doppio buffering per trasmettere e ricevere dati. Mentre un byte viene trasmesso dalla radio, il byte successivo viene scritto nel registro dei dati del SERDES assicurandosi che non ci sono interruzioni nei dati trasmessi. Il CYWUSB6935 ha un’interfaccia SPI completamente sincrona per connettersi con l’applicazione MCU. Su questa interfaccia è possibile eseguire configurazione e trasferimento dei dati byte-oriented. E’ prevista un’interrupt per attivare gli eventi in tempo reale.

Codice PN e DSSS
Il WirelessUSB LS utilizza una interfaccia radio DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) a 2,4-GHz. Il DSSS genera un bit pattern po’ ridondante per ogni bit da trasmettere. Questo bit pattern viene chiamato “chip” o codice di pseudo-rumore. Poiché utilizzano una tecnologia DSSS, i sistemi WirelessUSB codificano i dati all’interno dei codici di pseudo-rumore (PN). Il vantaggio principale consiste nell’aumentare la robustezza e la recuperabilità del segnale in presenza di interferenze. Una spiegazione semplice è che un singolo bit di dati dell’applicazione è rappresentato da più bit, quando inviati attraverso l’aria e decodificati in bit originali di dati dall’altro lato.

Un risultato nell’uso di codici PN è che i dispositivi in una determinata rete devono concordare nell’utilizzo di un comune codice PN al fine di comprendersi l’un l’altro. Un altro vantaggio è che aumentano le capacità di co-ubicazione in quanto i dispositivi possono condividere lo stesso canale se utilizzano diversi codici PN.

Il codice di pseudo-rumore è un segnale binario che viene prodotto in una frequenza molto più elevata rispetto a quella dei dati che devono essere trasmessi. Per la maggiore frequenza ha un’ampia larghezza di banda che propaga il segnale nel dominio della frequenza. La natura di questo segnale lo fa apparire come rumore casuale. L’ampia larghezza di banda fornita dal codice di pseudo-rumore permette alla potenza del segnale di scendere al di sotto della soglia di rumore senza perdere alcuna informazione. Questo consente ai segnali DSSS di operare in ambienti rumorosi e ridurre le interferenze causate dai tradizionali segnali a banda stretta.

Trasmettere 1 Bit usando un codice PN a 64 Bit
In presenza di interferenze, il codice PN trasmesso sarà spesso ricevuto con alcuni chip di codice PN danneggiati. I ricevitori usano un correlatore di dati per decodificare il flusso dei dati in entrata. Se il numero degli errori dei chip è inferiore alla soglia dell’errore del correlatore, i dati saranno ricevuti in modo corretto. In caso contrario, il bit dei dati sarà contrassegnato come “sconosciuto” e il meccanismo di recupero dell’errore del software sarà utilizzato per recuperare i dati “sconosciuti”. Nel protocollo WirelessUSB, il codice PN è un indice ad un solo byte nella tabella dei codici d’oro. Modificare il codice PN del ricevitore equivale a cambiare il “pattern” a 32-chip o 64-chip che il ricevitore sta cercando.

Il registro RSSI (Reg. 0x22) restituisce la potenza del relativo segnale della corrente del segnale nel canale ON e può essere utilizzato per determinare la qualità di connessione, determinare il valore del rumore di fondo e verificare la presenza di un canale tranquillo prima di trasmettere. La tensione interna del RSSI è testata attraverso un convertitore analogico-digitale (ADC) a 5-bit. La conversione produce un valore di 5-bit nel registro RSSI con un bit valido. Una volta che la connessione è stata stabilita, il registro RSSI può essere letto per determinare la qualità della relativa connessione del canale. Per verificare la presenza di un canale tranquillo prima di trasmettere, per prima cosa impostare correttamente la modalità di ricezione e leggere il registro RSSI. Quindi, attendere più di 50 μs e leggere di nuovo il registro RSSI. Successivamente, deselezionare Carrier Detect Register e accendere il ricevitore spento. Un valore nel registro RSSI di 0-10 indica un canale che è relativamente tranquillo, un valore superiore a 10 indica che probabilmente il canale è occupato, mentre un valore superiore a 28 indica la presenza di un segnale forte.

Come evitare le interferenze
La banda ISM è uno spettro occupato con molte tecnologie diverse che condividono la banda. Pertanto, la gestione delle interferenze è un aspetto importante. La stessa tecnologia DSSS è la prima fase di gestione delle interferenze. Se queste sono molto forti, la tecnologia DSSS da sé può non essere sufficiente a superarle. Esiste un altro meccanismo per il loro superamento. Il primo consiste nell’individuarle e il che avviene attraverso il monitoraggio del livello del rumore di fondo utilizzando la misurazione della potenza del segnale. Una volta che l’interferenza è stata individuata, il sistema deve quindi identificare un canale con un livello accettabile di interferenze, e quindi spostare tutti i nodi del sistema a questo nuovo canale.

L’interfaccia di comunicazione SPI a quattro cavi consiste nel: Master-Slave In Out (MOSI), Master In-Slave Out (MISO), Serial Clock (SCK), e Slave Select (SS). Lo SPI riceve il SCK da un’applicazione MCU al pin del SCK. I dati dall’applicazione MCU vengono spostati sul pin del MOSI, mentre i dati all’applicazione MCU vengono spostati fuori dal pin del MOSI. Bisogna imporre il pin attivo-basso del Slave Select (SS) per avviare un trasferimento del SPI.

Risorse
Grazie per il tempo dedicato alla presentazione di CYWUSB6935. Per saperne di più o procedere con l’acquisto di alcuni di questi dispositivi, cliccare sul link o chiamare il nostro numero assistenza. Per ulteriori informazioni tecniche visitare il sito Intersil – link – o se si desidera parlare con qualcuno, chiamare il nostro numero assistenza o utilizzare la nostra ‘chat’.

Farnell

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