广芯微发布UMICLINK智能网关参考方案

一、前言

      不同频率的RF信号在穿过不同的建筑材料的时候，其衰减值是不一样的。2.4GHz频段的信号，由于其受到墙壁的阻挡，穿透能力较弱，所以在许多智能家居应用场景中需要使用MESH组网，如BLE MESH， Zigbee MESH等。而Sub-1GHz频段的信号穿透能力较强，传输距离较远，对于一般的室内应用来说，不需要MESH组网，使用星型拓扑结构的组网就可以满足应用需求。

表一：不同频段信号穿透不同建筑材料后的衰减值

为加速终端客户使用广芯微芯片的项目开发流程，将时间和精力集中在增值业务上，广芯微为客户提供软硬件平台参考设计，基于Sub-1GHz信号的特点，广芯微推出了UMICLINK 参考方案，该方案采用星型拓扑结构的组网方式，客户基于此做二次开发，可以短时间内实现项目落地，参考方案的网络规模为200个上下行节点，支持ML非省电模式和S省电模式，网关与节点的通讯距离可以达到1000米（10Kbps）。方案中使用的广芯微自研的芯片包括高性能工业实时控制器芯片 UM3243F（作为网关主控制器）和Sub-1GHz无线MCU芯片 UM2080F32（作为网关通讯链路处理器和子节点）。

图一：UMICLINK 参考方案

图二：网关的原理框图

二、关于UMICLINK 参考方案

UMICLINK 网关参考设计是一款基于私有无线协议的广域网集中器，射频通道设定在433Mhz的中心频率（可在200Mhz~1050Mhz以内配置），通过无线协议实现集中器与终端模块自由组网、集中器与服务器通讯。

图三：UMICLINK 网关参考设计

图四：UMICLINK 网关参考设计 PCB

图五：UMICLINK 参考方案节点 PCB

1.UMICLINK 参考方案特点：

智能组网，可提前为入网节点分配信道，减少现场施工难度；

可以实现对终端节点的管理、状态显示；

支持以太网、4G；

支持丰富的状态指示灯；

网关可以自动上传数据到服务器；

多至6个无线协议通道可配置为UMICLINK -ML协议和UMICLINK -S协议；

支持MQTT、HTTP等常见通讯协议，方案实用性强；

可以为物联网设备提供远距离、低功耗、多设备挂载；

内置RT-Thread开源操作系统，支持二次开发。

2.UMICLINK 参考方案网关支持1路上行有线WAN口、1路上行4G网络通道、6路上下行射频通道（可支持UMICLINK -ML协议（上下行）和UMICLINK-S协议（仅上行））。

3.UMICLINK 参考方案无线协议包括UMICLINK -ML协议和UMICLINK -S协议。

三、方案应用

1.温度传感器网络

网关：应用UMICLINK 参考方案多触发多通道网关，参考上文描述。

温湿度传感器：基于广芯微高性能Sub-1G收发SOC UM2080F32、温湿度传感器和震动传感器构成的传感器子设备，该通讯机制是温湿度传感器主动触发及上报的机制，从设备与网关之间组成了星型组网拓扑。整体方案采用纽扣电池供电，省电为主要考虑要素。

2.物流标贴网络

网关：应用UMICLINK 参考方案多触发多通道网关，参考上文描述。

低频无线发射器：由广芯微低功耗MCU UM8004与Sub-1GHz收发芯片UM2010，低频驱动芯片UM12020D与低频发射天线构成。低频无线发射器通过Sub-1GHz信号远程接收网关信息并通过125KHz发射出去，激活RFID标贴，将标贴相应的信息汇报给网关。

主动式RFID标贴：采用广芯微低频接收SOC UM2082F08及FSK发射芯片UM2001设计的主动式RFID标贴。标贴工作电流在3uA的级别，是业界最低功耗的组网方式。

图六：物流标贴网络传输示意图

发射机性能：

低频发射器可触发10米以内的RFID标贴的低频接收，使其接受网关的控制，包括输出发射功率及传输给标贴控制信息等。

RFID标贴与网关之间的通信距离可以达到300米（速率50kbps)，并支持13dbm (Max)的发射功率，其工作功耗大约为3uA，在未触发，处于低频信号三通道scan的模式下，发射功率可调。

关于广芯微

广芯微电子（广州）股份有限公司专注于低功耗物联网芯片的研发、设计与销售，为客户提供面向个人与家庭、工业与商业物联网应用领域,以低功耗为差异化的8位/32位微控制器芯片、无线射频收发器芯片、数字电源管理芯片和传感与信号调理专用芯片等。

广芯微秉持客户第一、技术创新和市场领先的理念，以国际领先的技术为基础，为客户提供一流的产品与技术，打造值得信赖的集成电路设计品牌企业。公司独有的低功耗芯片设计方法、轻量化人工智能算法、大功率的PD快充协议以及多样性无线连接技术整合而成的低成本高收益的集成电路设计，在健康医疗电子、消费电子、智慧家庭、工业控制、传感器与表计等领域已经得到了广泛的应用。广芯微低功耗微处理器芯片与射频芯片具有超低睡眠功耗与更低的工作电流，有效地帮助电子设备降低能耗，积极助力节能减排。

审核编辑 ：李倩