广播窗口也为了韧体下载的目的而开放。实体层的要求同样很独特。为了达到长程传输,最大发射功率是+27dBm,并额外要求3dB为一阶,从-27-+27dBm。其余的细节记载在规格文件中。
法国和义大利规范以N模式来运作,这有赖于超快的前置字元,前置字元是非常短的2位元组。Sub-GHz无线收发器可以支援这些和其他特定的无线M-Bus要求,例如芯科实验室(Silicon Labs)的Si446x EZRadioPRO元件。
对于应用层、封包结构所使用的栏位和加强安全性,开放式计量系统(OMS)和荷兰智慧型仪表推荐(DSMR)也有特殊的规定。
无线M-Bus仪表解决方案实作
从半导体元件、软体堆叠到模组,无线M-Bus仪表解决方案有多个现成的选项。高效能无线M-Bus解决方案必备的核心元件包括低耗能微控制器(MCU)、可以卸载主处理器的高效能sub-GHz收发器,以及提供弹性来支援各种无线连结要求的模组堆叠架构。在设计和组构仪表系统时,还必须要有全套的开发工具。
图2提供了无线M-Bus堆叠和OSI模式的高阶比较,并突显出堆叠所要求的层次较少;依照模式和装置类型,堆叠大小可实作在小于32KB的Flash中。在Flash和RAM的要求降低下,这等于减少了微控制器解决方案的成本。应用层是由使用者来界定,或许也会采用OMS、DSMR、DLMS/COSEM或其他任何自订的应用层。开放的硬体抽象层(HAL)能为周边装置从事低阶的硬体组构,像是GPIO或UART的鲍率。这种模组架构能以最大的弹性来支援各式各样有共同堆叠版本的装置。例如芯科就为无线M-Bus应用提供了全套的平台解决方案,其中包含由Stackforce公司所开发的优化软体堆叠,以运用在芯科基于ARM Cortex-M0+、M3和M4核心为基础的EFM32微控制器上,以及EZRadioPRO的sub-GHz无线收发器上。高度整合、体积小巧的EZR32无线微控制器平台把无线堆叠、微控制器和收发器结合为单一晶片解决方案,很适合空间有限的无线型设计。
微控制器和无线电很重要的是,要能支援各种低功耗模式,像是休眠和待机,并能快速苏醒来处理送抵的封包,这对使用电池供电的仪表尤其重要。另一个硬体考量则是对周边装置的支援,以及能自主运作而延长电池寿命的感测器介面。
在初步评估和除错阶段,配合已针对169MHz和868MHz无线射频调适好的硬体套件也会有帮助。图3范例是以芯科的EZR32 sub-GHz无线微控制器为基础的无线M-Bus硬体平台。
无线电的硬体是优化成不同的频率和功耗,以配合欧洲在管制上的要求,包括868MHz和169MHz的无线M-Bus,而各种介面和除错选项则能简化开发。
无线M-Bus将为大势所趋
随着高度整合、超低功耗的平台以及具成本效益的价位变得越发广泛,智慧型仪表的市场正迅速演进,世界各国都订立了时程,数以百万计的智慧型仪表在不久后的将来就会上路。欧洲可望大量布建无线M-Bus,有很多区域也已在实地试行。
超低功耗的微控制器和高效能的sub-GHz无线IC,加上支援多种协定的弹性架构,将发挥带头作用,使智慧、连结与节能的仪表应用能为消费者和公用事业单位节省宝贵的天然资源。