S miniaturizací elektronických součástek se následně miniaturizují i celé moduly, které navíc k tomu obsahují čím dál více různých přidaných vlastností. Typickým příkladem posledních let jsou mimo různých jednodeskových vestavných průmyslových počítačů (Embedded PC typu SBC, ATX, ITX, mini-ITX, ETX, CPCI apod.) i jejich přídavné komponenty, například různé vestavné komunikační moduly, které mohou snadno rozšířit a doplnit již periferie integrované na desce počítače. Jedním z často požadovaných a populárních periferií jsou WiFi moduly. Takovými zajímavými produkty jsou Airborne Embedded Radio Moduly 802.11 a/b/g společnosti Quatech. Ty na destičkách o velikosti jen do 27 x 38 x 6 mm realizují kompletní WiFi transceivery, které je možné připojit prostřednictvím SDIO, SPI nebo CF (Compact Flash) rozhraní, která se dnes běžně vyskytují u průmyslových a vestavných počítačů. Navíc s moduly jsou k dispozici i jejich ovladače (drivery) pro operační systémy Windows XP, WinCE 5.0, Windows Mobile 5.0/6.0, Linux 2.6 a další embedded real-time OS.

Airborne Embedded 802.11b/g SDIO-SPI Radio

Pod označením WLRG-RA-DP600 - SDIO/SPI najdete WiFi transceivery Airborne Embedded 802.11b/g SDIO-SPI Radio realizované na destičce velikosti pouhých 29 x 21 mm (Small form factor radio module). V praxi jde o kompletní integrované řešení pro multimediální a průmyslové vysokorychlostní bezdrátové aplikace typu machine-to-machine (M2M) využívající komunikační platformu IEEE 802.11b/g. Konstrukce modulu je založena na posledním IEEE 802.11b/g chipsetu Marvell Libertas 88W8686, který v sobě integruje RF tranceiver i MAC procesor. Ten poskytuje kompatibilitu se standardy 802.11b DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) a 802.11g OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Na jedné straně pak modul obsahuje integrovaný konektor pro anténu a na druhé straně destičky standardní Quatech 30pinový SMT konektor pro připojení k počítačové desce. Zde je podporováno plnorychlostní 1- a 4bitové SDIO rozhraní a SPI. Pro mechanické upevnění pak slouží čtyři v rozích předvrtané otvory. Pro instalaci modulu tak není nutné nic pájet. Z pohledu softwarového řešení je součástí modulu CD-ROM se softwarem a ovladači (drivery) pro Linux, Windows CE, Windows XP, Windows Mobile 5.0/6.0 podporující kódování AES/CCMP, RC4, WEP, WPA a WPA2. Navíc je poskytována koezistence s Bluetooth prostřednictvím třídrátového rozhraní a podpory PTA (Packet Transfer Arbitration) specifikovaným ve standardu IEEE802.15.2.

Airborne Embedded 802.11b/g SDIO-SPI Radio modul zahrnuje pokročilou technologii snížení spotřeby el. energie, která zvláště u bateriově napájených aplikacích dovoluje maximalizovat jejich životnost. Samozřejmostí je možnost přes WiFi nebo přes SDIO/SPI nahrání nového firmwaru, který výrobce průběžně poskytuje.

Základní vlastnosti modulu WLRG-RA-DP600 - SDIO/SPI:

• Technologie: IEEE 802.11b/g, WiFi
• Propojovací rozhraní: SDIO v1.0 (1&4 bit), SPI (1 & 4 bit), Bluetooth koezistence
• Frekvence:
  • 2.4-2.4835 GHz (US/Kanada/Evropa)
  • 2.4-2.497 GHz (Japonsko)
• Technologie modulace: DSSS, CCK, OFDM
• Typ modulace: DBPSK, DQPSK, CCK, BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM
• Módy přístupu na WiFi síť: Infrastructure, ad-hoc
• Kanály:
  • US/Kanada - 11 kanálů
  • Evropa - 13 kanálů
  • Franci - 4 kanálů
  • Japonsko - 14 kanálů (13 kanálů pro ‘g’)
• Bezdrátová rychlost přenosu:
  • 802.11b - 11,5.5,2,1 Mb/s
  • 802.11g - 54,48,36,24,18,12,9,6 Mb/s
• MAC: CSMA/CA s ACK, RTS, CTS
• Citlivost:
  • -92dBm @ 1Mb/s (802.11b)
  • -70dBm @ 54Mb/s (802.11g)
• Bezpečnostní protokoly: žádný, WEP 64 & 128 bit, WPA (TKIP), WPA (AES), WPA2 (AES), 802.1x (EAP)
• Konektor pro anténu: U.FL koaxiální konektory, 50 ohmů
• Konektor SDIO/SPI: 30pin SMT konektor (Molex 53748-0308)
• Napájení: 3.3 VDC
• Provozní teplota: -30°C až +85° C
• Vnější rozměry: 29 x 21 x 6 mm (Small form factor radio module)

Airborne Embedded Radio 802.11a/b/g CF

Pod označením WLRA-RA-DP500 - CompactFlash se nachází na první pohled velmi podobný modul, jako je uveden výše. Když pomineme takové dataily, jako jiné provedení desky plošných spojů (DPS) a mírně větší rozměry 38 x 27 x 9.3 mm, hlavní rozdíly je přítomnost podpory i standardu IEEE802.11a, vysílající na frekvence okolo 5 MHz (mimo standardních 2.4 GHz standardu b/g), a hlavně připojovací rozhraní v podobě signálů rozhraní Compact Flash karty (CF rozhraní), tedy přesněji rozhraní PC16, který se pro CF karty používá. Vyvedené je pak na miniaturním 4 mm vysokém 50pinovém SMT konektoru Hirose umístěném na opačné straně DPS než jsou dva anténní U.FL koaxiální konektory. Z pohledu WiFi komunikace je samozřejmostí podpora sítí Infrastructure obsahující WiFi Access Point i Ad-hoc sítí, kde mezi sebou komunikuje jen několik WiFi modulů.

Základem konstrukce tohoto modulu jsou zde, narozdíl od jednočipového modulu WLRG-RA-DP600, dva čipy: RF transceiver Conexant CX50222 a IEEE 802.11 MAC procesor Conexant CX53822. Na ně jsou samozřejmě připojeny paměti (SDRAM, EEPROM a případně FLASH) a krystalové oscilátory jako zdroje taktovacích hodin - viz blokové schéma modulu. Napájecí blok modulu generuje z jednoho napájecího napětí 3.3 V, další napětí (1.2, 1.8 a 2.8 VDC) pro napájení obvodů na DPS a samozřejmě obsahuje režim automatické regulace a snížení příkonu pokud se nevysílá. Z pohledu softwarového vybavení, k modulu se opět dodávají ovladače (drivery), různé operační systémy (Linux, Windows CE, Windows XP, Windows Mobile apod.). Použití modulu s OS je tak velmi jednoduché a prakticky není nutné nic programovat. Drivery i modul podporuje celé spektrum bezpečnostních komunikačních šifrovacích protokolů (64bit. a 128 bit. WEP, WPA (TKIP), WPA (AES), WPA2 (AES), 802.1x (EAP)).

Základní vlastnosti modulu WLRG-RA-DP600 - SDIO/SPI:

• Technologie: IEEE 802.11a/b/g, WiFi
• Propojovací rozhraní: PC16 (CompactFlash)
• Frekvence:
  • 2.4-2.4835 GHz (US/Kanada/Evropa)
  • 5.47-5.725 GHz (Evropa)
• Technologie modulace: DSSS, CCK, OFDM
• Typ modulace: DBPSK, DQPSK, CCK, BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM
• Módy přístupu na WiFi síť: Infrastructure, ad-hoc
• Kanály:
  • 802.11a - Evropa - 19 kanálů
  • 802.11b/g - Evropa - 13 kanálů (1-13)
• Bezdrátová rychlost přenosu:
  • 802.11a - 54,48,36,24,18,12,9,6 Mb/s
  • 802.11b - 11,5.5,2,1 Mb/s
  • 802.11g - 54,48,36,24,18,12,9,6 Mb/s
• MAC: CSMA/CA s ACK, RTS, CTS
• Vysílací výkon:
  • 802.11a - 14 dBm (25mW)
  • 802.11b - 15 dBm (32mW)
  • 802.11g - 14.5 dBm (28mW)
• Bezpečnostní protokoly: žádný, WEP 64 & 128 bit, WPA (TKIP), WPA (AES), WPA2 (AES), 802.1x (EAP)
• Konektor pro anténu: 2x U.FL koaxiální konektory, 50 ohmů
• Konektor CF: miniaturní 4 mm vysoký 50pinový SMT konektor Hirose
• Napájení: 3.3 VDC
• Provozní teplota: -40°C až +85° C
• Vnější rozměry: 38 x 27 x 9.3 mm

Příklady použití modulů

• Vestavné přístupové body (embedded access point)
• Přenosná zařízení a přístroje (handhelds)
• Bezdrátové routery (wireless routers)
• Vyspělé komunikační stanice
• Bezdrátové opakovače (wireless repeaters)
• Bezdrátová komunikace stroj - stroj (M2M = Machine-to-Machine)
• Zdravotnická zařízení
• Přepravní aplikace
• Telemetrie
• Logistika
• Průmyslové řízení strojů a zařízení
• Řízení energie (energy management)

Závěr

Společnost Quatech, mimo zde uvedených dvou modulů, nabízí i mnoho dalších komunikačních drátových i bezdrátových modulů, převodníků a řadičů. Ty zde uvedené však patří z pohledu velikosti mezi špičku. Více informací a datasheety najdete na stránkách www.quatech.com/products/airborne_radios_modules.php .

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovská stránka společnosti Quatech - www.quatech.com
• Další články o bezdrátové komunikaci, Embedded PC, systémech PLC a PAC či průmyslové komunikaci najdete na stránkách serveru automatizace.HW.cz