罗姆高频元器件和模块技术系列二:无线LAN模块技术的推进

2013-01-10

前言
罗姆集团拥有各种无线通信技术,包括以无线LAN为首的Bluetooth、ZigBee,以及针对2012年7月份日本开放的920MHz频段的特定小功率无线等技术。
罗姆通过与集团旗下公司LAPIS Semiconductor的技术融合,具备从无线通信用IC到模块的产品优势,配合客户需求,为客户提供充分发挥各种通信规格的电波特性的通信IC与模块。尤其是无线通信用IC,利用LAPIS Semiconductor引以为豪的低功耗RF-CMOS注1技术和高性能MODEM注2技术,实现了业界最高水平的低功耗和无线性能,这也是该类产品的一大特征。

"高频元器件和模块技术系列"分为两期,本期为第二期。继上一期推出的"920MHz频段特定小功率无线模块"之后,本期将为您重点介绍"无线LAN模块技术"。

背景介绍
如今,伴随全球各个领域对无线通信需求的日益增长,对技术高规格、高性能的要求也随之水涨船高。特别是在向工控、车载等领域扩展时,由于环境的严苛,要实现普及还需要解决诸多课题。对此,罗姆凭借自身从IC开始的"一条龙"生产体制的优势,迎合市场的各种需求,并结合了创新技术,呈现出更完备、更高标准的无线LAN模块,在模块技术上取得全新的突破。

罗姆新推无线LAN模块"BP3580/BP3591"
此次,罗姆全新推出了支持IEEE802.11b/g/n标准的无线LAN模块"BP3580/BP3591"(如右图所示)。罗姆的无线LAN模块"BP3580/BP3591"包括RF部分在内已完全调整好,不仅具备基本的无线LAN通信功能,而且还配置了通常内置于主机侧的认证和加密用的Supplicant(客户端认证软件)和WPS(Wi-Fi Protected Setup、无线LAN设备之间进行加密设置的规格)。
不仅如此,还在模块侧内置TCP/IP协议栈,使所有网络处理都可以由模块完成,因此,即使因主机资源不足很难配置无线LAN的白色家电和健康器械等也可轻松搭载无线LAN。在表面贴装型"BP3580"之外,产品阵容中又新增了通过连接器进行连接的天线内置型"BP3591(与主机的接口UART为对象)"。

通过内置天线,完全无需原本需要高度技术诀窍的高频设计,而且该产品已经通过了日本国内电波法认证,只要组装到配套设备中立即可作为无线设备使用。

线LAN模块BP3580/BP3591
图为无线LAN模块"BP3580/BP3591"

"BP3580/BP3591"融合创新技术,独具优势
"BP3580/BP3591"的最大的特征是内置罗姆自产的基带IC(BU1805GU)。通过使用自产基带IC,可实现更加完善的开发支持与长期稳定供应。

[图1] "BP3580/BP3591"的特征
BP3580/BP3591的特征

如图1所示,"BP3580/BP3591"产品的基带IC和模块以及软件、硬件均由罗姆开发,因此,内部绝对没有黑盒(BLACK BOX),这使开发支持更加完备。同样,从IC开始的"一条龙"生产体制不会因外部因素而导致停产等,因此长期稳定供应也是该产品的强项。另外,实施了充分的连接试验,实现了非常高质量的连接稳定性。关于电波法的认证,"BP3591(天线内置型)"模块整体已经获得了日本和美国(FCC)的电波法认证。"BP3580(表面贴装型)"也已经做好了可轻松获得日本国内电波法认证的准备。3.3V单个电源即可工作,工作温度也覆盖了‐40ºC~+85ºC的范围。
表1为"BP3580/BP3591"的规格概要。SDIO通用型和USB通用型设想用于TCP/IP协议栈搭载于主机微控制器侧的系统中。TCP/IP协议栈内置型设想用于RS-232C接口设备连接无线LAN的系统或主机微控制器侧没有搭载TCP/IP协议栈的系统中。罗姆为客户预备了SDIO通用型和USB通用型以及TCP/IP协议栈内置型的固件, "BP3580/BP3591"的硬件是共通的,通过改变下载的固件来选择型号。

[表1] "BP3580/BP3591"规格概要
BP3580/BP3591规格概要

"BP3580/BP3591"的框图。"BP3580"为表面贴装型,"BP3591"为天线内置型。另外,如前所述,在使用这些模块时,每次启动需要从HOST CPU或闪存下载固件进行使用。HOST CPU中没有储存固件的存储区时,模块具备闪存启动功能,只要通过外置的方式准备好闪存,接通电源的同时即可进行自动读取固件并运行的工作。

[图2] "BP3580/BP3591"框图
BP3580/BP3591框图

"标准"的固件(接口为USB、SDIO)的STA(station)型①与AP(Access Point)型③、TCP/IP内置固件(接口为UART)的STA(station)型②与AP(Access Point)型④已经公布,而且,支持Wi-Fi Direct的标准固件⑤以及TCP/IP内置固件⑥的开发也在进行。

[表2] "BP3580/BP3591"用固件产品阵容
BP3580/BP3591用固件产品阵容

接下来使用图3的软件协议栈构成图对固件进行说明。左侧为采用标准固件①、③时的软件协议栈构成图,右侧为采用TCP/IP内置固件②、④时的软件协议栈构成图。上半部分为HOST side Software(需要客户准备的软件),下半部分为存储于无线模块侧的软件。

左侧标准固件的特征之一是,虚线圈围部分的处理WPS,WPA/WPA2等无线LAN认证与安全的软件(Supplicant)存储于无线模块侧。
因此,这些无需客户准备。另外,HOST侧需要Wireless LAN Device Driver模块,这对于客户来说是开发负担非常大的一部分,但罗姆预备了开发的Device Driver,可以向客户无偿提供OS Linux版驱动参考源代码。
关于右侧的TCP/IP内置固件,是在标准固件的Supplicant基础上将TCP/IP协议栈存储于无线模块侧的固件。而且,备有罗姆独家的WID指令,可从主机侧使用WID指令来命令、控制模块。也就是说,TCP/IP协议栈存储于模块侧并通过命令进行控制,使"无需驱动"即可安装无线LAN成为可能。
由于"无需驱动",与以往的无线LAN相比,可大大缩短客户的开发期间。另外同时对HOST CPU的规格要求也较低,仅需8bit的CPU即可控制。
另外,STA固件安装了"DHCP Client"、"WPS Enrollee"功能,AP固件安装了"DHCP Server"、"WPS Registrar"功能。

[图3] "BP3580/BP3591"软件协议栈构成
BP3580/BP3591软件协议栈构成

TCP/IP协议栈内置型有两种模式。第一种是用RS-232C连接的终端之间插入"BP3580/BP3591"即可轻松实现无线连接的"终端模式";第二种是通过在主机侧进行简单的Socket编程来实现更复杂的工作的"通讯模式"。
表3是TCP/IP协议栈部分的规格概要。例如,只要使用TCP端口将SMTP和POP3的协议安装在主机微控制器侧,即可实现收发信息功能。

[表3] TCP/IP协议栈部分的规格概要
TCP/IP协议栈部分的规格概要

今后:罗姆将积极推进无线LAN模块的发展
面向无线LAN模块的发展,罗姆以"使用简便(即使没有经验)","提供全力支持"为开发理念,不仅在当下,今后也会一如既往,不断完善全球的支持体制,充分利用自产IC的优势,随时推进新商品的开发,为用户呈现更全方位的技术体验。

<专业术语>

注1: CMOS
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor),互补金属氧化物半导体,电压控制的一种放大器件,是组成CMOS数字集成电路的基本单元。
注2: MODEM
调制解调器的英文名称。调制器和解调器合在一起的总称。
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