Sub-1GHz를 통한 무선 모션 감지기 설계

SimpleLink Sub-1GHz 무선 MCU를 통한 설계

TI의 SoC Sub-1GHz 솔루션은 SimpleLink™ MCU 플랫폼에 속해 있는데, 단일칩을 통해 낮은 전력과 다양한 기능을 지니고 있는 MCU와 RF 솔루션을 통합했다.

저전력 무선 MCU는 센서 시스템에서 시스템의 메인 MCU로 센서와 직접 상호작용하거나 증폭기/필터/비교기를 통해 동작을 수행한다.

또한 CC1350 및 CC1310 무선 MCU는 주변 장치 제어를 위한 I2C/UART/SPI를 통합했으며, 아날로그 신호 샘플링을 위한 12bit ADC를 내장하고 있다.

한편, 사용자는 칩셋 솔루션(별도의 MCU와 RF 트랜시버) 대신 SoC 무선 MCU를 활용해 기능의 집적도를 높이는 동시에 크기와 비용을 낮출 수 있는데, 이 때 메인 MCU는 ARMⓇ CortexⓇ-M3 아키텍처 기반 애플리케이션 및 프로토콜에 필요한 플래시와 RAM을 제공한다.

저전력

지금까지 설명한 MCU는 낮은 셧다운 또는 대기 전류(각각 0.185A 및 0.7A)와 51A/MHz MIPS(Million Instruction-Per-Second) 소모, 리시버(5.4mA) 및 트랜스미터(10dBm에서 13.4mA) 전류를 통해 사용자에게 저전력 설계를 위한 토대를 제공한다.

이외에도 이 MCU는 센서 컨트롤러 모듈이라는 저전력 실행 장치를 통해 시스템의 나머지 부분(메인 MCU)을 슬립 모드로 전환시켜 센서를 모니터링하는데, 이 때문에 매 초마다 ADC 리딩이 진행됨에도 0.95A의 시스템밖에 소모되지 않는다.

한편, 일반적인 모션 감지기 시스템에서는 센서 컨트롤러가 지속적으로 모니터링을 수행하는데, 트리거링이 발생할 시에는 컨트롤러가 메인 MCU를 가동시키고, 메인 MCU는 이를 중앙 장치에 통보한다.

소프트웨어

SimpleLink Sub-1GHz CC13x0 소프트웨어 SDK는 사용자에게 RF 통신을 위한 두 가지 옵션을 제공한다.

이 중 첫 번째 옵션은 ‘Easylink’인데, 이 옵션은 지원 가능한 하나의 변조 방식과 성형 토폴로지를 위해 표준 기반 802.15.4g 스택을 활용하는 고유의 기술 RF 인터페이스다.

사용자는 이 같은 Easylink를 활용해 기존 무선 시스템에 모션 감지기를 추가할 수 있는데, 만약 고유 기술 프로토콜이 없을 시에는 TI의 15.4 스택을 활용하는 것이 더 적합하다.

이 스택은 표준 접근 메커니즘으로 응답 확인/보안 기능/주파수 호핑 옵션을 포함하고 있으며, 이 도구를 활용해 RF 재밍/사이버 공격/잡음이 심환 환경으로부터 시스템을 보호한다.

한편, TI는 모니터링과 제어를 위해 센서 노드와 클라우드 사업자 사이에서 2가지 통신을 수행하는 ‘단 대 단’, ‘센서 대 클라우드’ 솔루션을 제공하고 있다.

듀얼 모드 시스템

CC1350 무선 MCU는 Sub-1GHz와 블루투스 저에너지 커넥티비티를 모두 지원하는 동시에 추가된 블루투스 저에너지 커넥티비티 솔루션을 통해 사용자의 첨단 애플리케이션 개발을 지원하기도 한다.

블루투스 저에너지 기술은 최소한의 비용으로 사용자 인터페이스를 모션 감지기 시스템에 추가할 수 있어 최종 사용자는 각각의 스마트 기기와 직접 통신을 수행해 구성을 설정할 뿐만 아니라 시스템 전반으로부터 정보를 얻을 수 있다.

이 때 센서가 Sub-1GHz 네트워크를 형성해 경보 사이렌을 연결하는데다가 기기들이 블루투스 저에너지 커넥티비티를 활용하므로 사용자는 휴대폰이나 태블릿을 통해 이에 접근할 수 있다.

블루투스 저에너지를 활용한 시스템 관리

방금 설명한 시스템을 설치하기 위해서는 사용자가 블루투스 저에너지를 통해 휴대폰과 태블릿을 모션 감지와 연결하고 Sub-1GHz 네트워크의 속성과 보안 기밀을 전송해야만 한다.

네트워크 구성이 완료되면 모션 감지기가 Sub-1GHz 모드로 전환되어 연결되는데, 이 때 사용자는 휴대폰이나 태플릿 인터페이스를 활용해 감지 모드/감도/요일별 모드와 같이 모션 센서와 관련 있는 것들을 구성할 수 있다.

또한 사용자는 블루투스 저에너지를 통해 모바일 애플리케이션을 연결할 시 시스템의 어느 부분에서든 소프트웨어 업데이트를 쉽게 진행할 수 있는데, 이는 간편한 최신 버전 유지와 버그 교정을 지원한다.

한편, 블루투스 저에너지는 광고 기능을 통해 모션 감지기가 연결되이 있지 않은 상태에서도 배터리 상태나 네트워크 문제 등을 최종 사용자의 휴대폰으로 통보할 수 있다.

자료 제공 : TI 코리아