从无线BMS看无线MCU

在之前讨论无线BMS的文章中，我们可以看到，不管是TI还是ADI的方案都是由无线MCU加上电池监控器实现的。SimpleLink是TI基于Thread平台的无线MCU，SmartMesh则是ADI的无线传感器网络产品。
 
无线MCU解决了连接不仅仅需要可靠、灵活，同时还要能满足一系列无线协议与范围的要求。市场上无线MCU产品可以说是层出不穷，这类集成无线通信功能的MCU不仅是一种趋势，同时也是一种挑战。因为这类产品往往需要超低功耗，性能更是不低。
 
TI无线BMS中的SimpleLink MCU
 
TI在无线BMS方案采用了CC2662R-Q1无线MCU与BQ79616-Q1电池监控器的方式，实现对电池电量、温度、电流、电压的检测，并将数据通过无线传输的方式与主控芯片完成通信。基于其专有的无线BMS协议，能够实现快速组网。据TI官方显示，通过专有的无线通信协议进行数据传输，延时低、传输速率高，数据丢包率低。
 

（无线BMS中的MCU，TI）

 
传统的有线BMS方案的BMU板中括主机MCU和通信桥接器件。此BMU连接MCU和单节电池监测单元（CMU）上其他监测器件，而CMU与实物电池连接。无线解决方案则是使用无线接口，通过无线收发器器件，将通用异步接收器/发送器数据从电池监控器传输到主机MCU。
 
在无线方案中的协议，TI基于在2.4GHz频段中运行的低功耗Bluetooth技术，编制了专有无线BMS协议，每个中央单元可支持多达32个节点的星型网络配置，有助于提高吞吐量，降低数据延迟。该协议也是TI专有的，在SimpleLink系列无线MCU中经常能看到其身影。
 
除了在连接上MCU做了优化增强，在满RAM下的0.94µA的超低的待机电流以及出色的97 dBm无线链路预算不说在车规级应用的无线MCU中，在整个无线MCU市场中都是相当“卷”的存在。器件本身除了M4F处理器外，还配置了一个具有快速唤醒功能的超低功耗传感器控制器CPU，该控制器能够在极低系统电流下进行1Hz的ADC采样，可以说为了节省能耗想尽了办法。
 
ADI无线BMS中的SmartMesh
 
ADI无线BMS解决方案中，并未明确表明SmartMesh无线MCU的具体型号，我们直接从搭载了SmartMesh技术的系列来看。ADI将SmartMesh无线技术在嵌入式芯片和预认证的PCB模块中进行了集成，使用时间同步通道跳变链路层进行通信。
 

（SmartMesh无线芯片，ADI）

 
高度集成的低功耗2.4GHz无线电设计，外加运行SmartMesh的ARM Cortex-M3 32位微处理器。就器件本身设计来说，采用了一种高度集成的低功率无线电设计，绝对是业内领先的。在接收端，它有4.5mA的低功耗，在发送端5.4mA的功耗同样也是极低。
 
在无线连接这项技术上，ADI无线BMS方案里借助SmartMesh内置了数据包裕量，在恶劣的RF环境中依然能保证速率，同时时间同步信道跳变技术也消除了网内数据包冲突，数据路由的安排更加高效。对于严苛射频环境中的无线器件应用，SmartMesh带来的可靠性还是很令人放心的。
 
还有哪些无线MCU？
 
应用于无线BMS的MCU不算多，毕竟市场上做无线BMS的厂商本就不多。但是要说无线MCU，那绝对是一个庞大的市场。绝大多数MCU厂商都有在无线MCU产品线布局，而且每家的无线MCU也都各具特色，毕竟谁也不愿意在无线技术这个市场落入下风。
 
ST的STM32WB系列走的是极低功耗，高自由度路线。STM32WB无线MCU的双核分别是运行于64 MHz的Arm Cortex—M4核心应用处理器件和运行于32 MHz的Arm Cortex—M0+核心网络处理器。当RF和SMPS开启时，该系列MCU的电流也小于53µA/MHz，功耗极低，不同的认证配置也是实现设备尺寸和OTA功能的高自由度。
 
Silicon Labs旗下的32位Sub-GHz无线MCU EZR32系列产品在业内单芯片的产品中有着领先的能效和RF性能，主要面对的是智能仪表、无线传感器网络、家居和楼宇自动化等应用。EZR32系列整合了EFM32 MCU内核和EZRadio/EZRadioPRO sub-GHz收发器，相比于基于分立MCU和RF芯片的系统设计，这种整合后的设计明显更有优势，信号干扰会更小。
 
小结
 
无线MCU与应用端需求在不断磨合中，庞大的市场有很多可以运用无线技术的应用。这些无线MCU不管是功耗，集成度，又或是RF性能，都是各个厂商角逐竞争的焦点。在无线BMS应用这个领域，无线MCU除了功耗端在尽可能做小，更重要的仍然是无线通信技术在复杂射频环境中的可靠与稳定。