Mikrocontroller mit Funkschnittstelle
Neues Software Development Kit für IoT-Applikationen
Mit der zweiten Generation seiner WiFi-Prozessoren stellt Texas Instruments auch ein einheitliches Software Development Kit vor: SimpleLink SDK. Damit lässt sich MSP432-Code auf die Wireless-Mikrocontroller portieren und Funkschnittstellen können als Software-Module ergänzt werden.
Mit dem Blick auf batteriebetriebene IoT-Applikationen hat Texas Instruments seinen neuen WiFi-Mikrocontroller CC3220 entwickelt. Er verfügt über einen Cortex-M4-Prozessorkern (ARM) für die Applikation, mit 256 KB RAM und 1 MB Flash-Speicher, und einen separaten Prozessor für die Kommunikation (Bild 1). Unterstützt werden die IEEE-Standards 802.11 b, g und n im 2,4-GHz-Band im Betrieb als Endknoten. Eingesetzt in Zugangsknoten können die Standards IEEE 802,11 b und g genutzt werden, um bis zu vier Endknoten zu verwalten. Der im CC3220 integrierte Funk-Transceiver sendet mit max. 18 dBm (Direct Sequence Spread Spectrum – DSSS) bzw. 14,5 dBm (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing – OFDM) und bietet eine Empfängerempfindlichkeit von –96 dBm (DSSS) bzw. –74,5 dBm (OFDM).
Als reinen WiFi-Netzwerkprozessor, basierend auf einem Cortex-M3-Prozessorkern von ARM, hat TI den CC3120 entwickelt. Er verfügt über keinen zweiten Prozessorkern der für Applikationen genutzt werden könnte, enthält dafür aber einen Stromversorgungsblock mit Schaltreglern für drei DC/DC-Wandler und LDOs. Damit lassen sich alle für den Betrieb des CC3120 erforderlichen Spannungen erzeugen.
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Sicherheit und Batteriebetrieb
Zu den in Hardware realisierten Sicherheitsfunktionen im CC3220 zählt Texas Instruments die Verschlüsselung der Funkdatenübertragung (WEP, WPA/WPA2) sowie einen geschützten Speicher für Schlüssel, ein gesichertes Dateisystem, Kopierschutz, die Detektion von Manipulations-Software sowie das geschützte Booten mit Validierung der Integrität und Authentizität des Binärcodes während des Bootvorgangs.
Gegenüber der Vorgängerversion konnte Texas Instruments die Leistungsaufnahme des CC3220 reduzieren, so dass sich die Betriebszeit mit zwei AA-Zellen um 30 Prozent verlängert. Beispielsweise lässt sich eine permanent per WLAN verbundene Applikation wie ein Raumthermostat zur Steuerung der Heizung oder Klimaanlage über ein Jahr mit zwei AA-Zellen betreiben. Nur nach Anforderung mit dem Funknetz verbundene Applikationen wie WLAN-Kameras, die beispielsweise Bilder vom Eingangsbereich liefern und mit der Türklingel aktiviert werden, sollen sich bis zu drei Jahre mit zwei AA-Zellen betreiben lassen. Für WiFi-Applikationen die nur sporadisch eingeschaltet und mit dem Funknetzwerk verbunden werden, errechnet Texas Instruments eine Batterielaufzeit (zwei AA-Zellen) von bis zu fünf Jahren. Speziell für diese Betriebsart wurde der CC3220 so konzipiert, dass er sehr schnell starten kann.
Software vom MSP432 übernehmen
Mit dem Software Development Kit für die SimpleLink-Mikrocontroller mit integriertem Funk-Transceiver vereinfacht Texas Instruments die Entwicklung von IoT-Applikationen. So kann der Code für eine MSP432-Applikation übernommen werden und die für das Funkprotokoll nötigen Module – beginnend mit der Hardware-Abstraktionsschicht – werden ergänzt (Bild 3). Durch diese modulare Code-Architektur ist es auch sehr einfach möglich eine Applikation an einen anderen Funkstandard anzupassen bzw. die Applikation auf zukünftig kommende Funkverfahren zu portieren.
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