無線網絡

　　LTP5901 是一個完整的無線電模塊，含有無線電收發器、嵌入式微處理器和網絡軟件。其物理設計由一塊小型印刷電路板組成，可非常容易地焊接到包含該應用其余部分 （信號鏈路和電源管理） 之主電路板上。

　　在這個應用中，LTP5901 執行兩種功能：無線網絡和內務處理微處理器 （圖 5）。當給一個網絡管理器附近的多個 LTP5901 節點加電后，這些節點相互自動識別，并形成一個無線網格網絡。整個網絡自動完成時間同步，這意味著每個無線電模塊都僅在非常短的特定時間間隔內加電。因此，每個節點都可以既發揮傳感器信息源的作用，又作為路由節點，以向管理器轉發來自其他節點的數據。這樣，即使所有節點 （包括路由節點） 都以非常低的功率工作，依然可以建立一個高度可靠的低功耗網格網絡，每個節點到管理器都有多條通路可用。這種無線電技術典型的節點間傳送距離為 100 米，在有利的戶外條件下，距離甚至可以更長。

　　圖 5：LTP5901-IPM 僅需要非常少的連接，就能運行整個應用。所有無線網絡功能 （包括固件和 RF 電路） 都已經內置在該模塊中。3線 SPI 主器件與 LTC2484 的 SPI 端口通信。GPIO 引腳 （DP2） 控制傳感器電源排序。內置 ADC 充當便利的電平轉換器，從 LTC3330 讀取能量收集狀態標記 EH_ON。

　　LTP5901 含有一個 ARM Cortex-M3 微處理器內核，該內核運行網絡軟件。此外，這個內核還可通過用戶提供的固件來設定，以執行特定于用戶應用的任務。因此，無需任何第三方微處理器，就能夠實現很多應用。在本文例子中，LTP5901 內部的微處理器通過在合適的時間接通和斷開 LTC3330 的 LDO 來管理溫度傳感器的電源排序，以在兩次溫度讀取之間節省功率。LTP5901 直接與 24 位 ADC 的 SPI 端口通信，該 ADC 讀取溫度傳感器提供的溫度值。最后，LTP5901 從 LTC3330 讀取電源狀態輸出標記 （EH_ON），該標記指示用來給電路供電的是太陽能還是電池。

　　無線電模塊的功耗可以用凌力爾特在官網在線提供的工具“SmartMesh功率與性能估計器 （SmartMesh Power and Performance Estimator）”來估計。對于一個有 20 個節點 （其中 10個節點以無線方式直接連接到管理器 （1 跳），另外 10 個節點間接連接到管理器 （兩跳） ） 的典型網絡而言，兩跳節點的平均功耗約為 20μA，1 跳節點則為 40μA。這些數字是在每個節點每 10 秒報告一次溫度數據的情況下得出的。1 跳節點消耗大約兩倍功率的原因是，它們不僅發送自己的傳感器數據，還充當路由節點，轉發一些兩跳節點的傳感器數據。如果關閉一種稱為 “Advertising”（宣告） 功能，那么上述功率可以進一步減少兩倍。一旦“宣告”功能關閉，網絡就不再識別想加入網絡的新節點。除了這點不同，關閉廣告功能對網絡運行沒有任何影響。

　　總體功耗

　　完整應用電路的總體功耗視各種不同因素而有所不同，其中包括每個傳感器測量溫度的頻度以及所有節點在網絡中的配置方式。對于一個每 10 秒報告一次溫度數據的傳感器節點而言，典型功耗為傳感器部分低于 20μA，無線電模塊部分可能為 20μA，總的平均負載電流約為 40μA。

　　小型 2 英寸 x 2 英寸太陽能電池板 （例如 Amorton 系列） 甚至在相對中等的室內照明條件下 （200 流明），也可產生 40μA 電流，而在強光照條件下，則能夠產生大得多的電流。這意味著，在很多條件下，這個應用可以完全依靠太陽能電池板電源運行。如果該電路處于黑暗中，需要完全靠電池電源運行，那么一節 2.4Ah AA 電池 （例如 Tadiran XOL 系列） 可給該應用供電差不多7 年。在較低或可變光照條件下，該電路自動在太陽能電源和電池電源之間來回切換，以便盡可能利用太陽能，以延長電池壽命。

　　結論

　　凌力爾特的信號鏈路、電源管理和無線網絡產品可用來實現完整、真正的無線傳感器網絡產品的設計。該時間同步無線網格網絡確保用最少的功率，可靠地在節點間傳送數據。內置的微處理器可設定傳感器電路電源的占空比。高效率、高集成度電源管理 IC 可完全用小型太陽能電池板給該應用供電，或者用一個小型電池給該應用供電很多年。