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Kostengünstig, leistungsfähig, flexibel

Smart-Meter-ICs auf Basis von ARM-Cortex-Kernen

15. Oktober 2012, 13:31 Uhr | Heinz Arnold

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Ein Controller für zwei ZigBee-Netze

Die Möglichkeit, über verschiedene Schnittstellen zu kommunizieren, ist für intelligente Zähler nach den Worten von Baylac ein wichtiges Kriterium. Und weil ZigBee sich über die letzten Jahre in verschiedene »Flavors« für bestimmte Anwendungen aufgespalten hat, bietet Freescale mit dem »Kinetis KW 20« einen Controller für die drahtlose Kommunikation, der mit zwei ZigBee-Netzen kommunizieren kann. »Es kommt vor, dass in einem Gebäude gleichzeitig verschiedene Persoanl Area Networks (PAN), etwa ZigBee Home Automation, ZigBee RF4CE oder ZigBee Smart Energy Version 1.x bzw. 2.0, zu finden sind«, so Baylac. »Mit der Dual-PAN-Funktionalität kann ein einziger Baustein sich nahtlos mit zwei verschiedenen Netzen verbinden und mit ihnen kommunizieren.«

Kern des KW20 bildet der ARM Cortex-M4. Mit bis zu 512 KByte Flash-Speicher und 64 KByte SRAM verfügt der Controller über ausreichend Speicherplatz, um die Protokoll-Stacks von zwei Netzwerken aufzunehmen. Eine zweite MCU ist damit nicht mehr erforderlich.

Den KW 20 hat Freescale so ausgelegt, dass er alle wichtigen Netzwerkparameter für zwei Netze speichert, inklusive PAN ID, kurzen und langen Netzwerkadressen und HF-Kanal. Damit kann der Controller innerhalb von 64 µs zwischen den Netzwerken umzuschalten. Gegenüber Softwareimplementierungen resultiert daraus ein um das Fünffache höherer Leistungsdurchsatz. Der Netzwerkverkehr und die Latenzzeiten reduzieren sich, und gleichzeitig sinkt die Stromaufnahme auf Systemebene. Darüber hinaus kann der KW20 als Koordinator, als Router oder als Endgerät auf dem jeweiligen Netzwerk fungieren. Arbeiten beide Netzwerke auf dem gleichen HF-Kanal, so kann der KW20 Netzwerkinformationen im Vorübergehen filtern. Damit wird ein Umschalten zwischen den Netzwerken überflüssig.

Den Dual-PAN-Transceiver bietet Freescale mit dem MC13242 auch als Einzel-IC an, so dass ihn die Anwender in Kombination mit anderen Kinetis-32-Bit-Mikrocontrollern nutzen können. Das Einzel-IC erreicht die gleiche Leistungsstärke wie das Funkteil im KW20.

Für die Entwickler stellt Freescale die ZigBee-Protokollsoftware sowie Musterapplikationen für den MC13242 und den KW20 zur Verfügung. Dazu zählen auch die in Kürze erscheinenden ZigBee-IP-Stacks und der ZigBee-Smart-Energy-2.0-Standard.

Derzeit bemustert Freescale einen kleinen Kreis von Kunden mit den Kinetis-KW20-MCUs (KW21D256V, KW21D512V und KW22D512V) und dem HF-Transceiver MC13242 sowie Software, ZigBee-Protokollstacks und Profilsoftware. Die Lieferung in Stückzahlen will das Unternehmen im ersten Quartal 2013 aufnehmen. Bei Abnahme von 10.000 Stück beträgt der Einstiegspreis für den KW21D256 4,27 Dollar.