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广芯微发布低功耗主动式RFID及室内定位解决方案
2022-09-28  |   浏览:472  |  来源:广芯微电子(广州)股份有限公司

无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术是利用射频实现非接触双向通信进行识别和数据交换的一种自动识别技术。与目前广泛采用的条形码技术相比,RFID具有识别距离远、穿透能力强、支持多卡识别、抗污性强等特点,其中主动式RFID通常用于远距离追踪高价值的物品,相比于无源RFID可以支持更远的传输距离,也更适应较复杂的应用环境。主动式RFID相比于蓝牙、Wi-Fi等无线通信技术而言,不只需要传输简单的ID信号,还可以传输更多传感器信息;主动式RFID系统更加简单、功耗更低、成本也更低,在某些应用市场中具有无法替代的优势,近年来受到业界人士的广泛关注。


根据物联传媒公布的数据显示,近几年我国主动式RFID整体出货量每年大约3000万,市场产值为数十亿元,其最主要的应用有校园卡、电动自行车管理、贵重资产管理以及其他的零散应用,尤其校园卡应用与电动自行车管理是有源RFID最为集中的应用场景。根据物联传媒发布的数据显示,在主动式RFID主要应用领域中,电动自行车管理领域应用占比达30%,校园卡应用占比为25%,贵重资产管理领域应用占比为20%。

资料来源:物联传媒

无线通信设备的功耗问题一直是无线产品发展的一个关键问题。为了延长电池的使用寿命,就需要减少无线设备的功耗。早期由于主动式RFID功耗较大、电池寿命有限等因素,严重限制了主动式RFID系统的应用和普及,近年来,得益于集成电路设计技术与生产制造的进步,在低功耗芯片取得突破,为发展小型、低功耗主动式RFID创造了条件。人们给出使用低功耗的工作方案,减少了不必要的唤醒,达到低功耗的目的,这种方案的工作原理是唤醒端发送低频信号到低频唤醒模块,然后产生中断信号或者复位信号来唤醒处于休眠状态的终端设备,再将需要传输的信息通过高频信号传输到网关或者服务器上。

低功耗网络物联网技术落地的关键是如何在传输的信息量、传输距离、功耗和成本之间找到最佳平衡点,2022年9月,广芯微电子(广州)股份有限公司发布基于低功耗高性能MCU和射频芯片为核心的完整解决方案,其中主动式RFID标贴采用由125KHz低频接收SoC芯片和Sub-1GHz FSK收发芯片(或2.4G收发芯片)组成的方案;125KHz低频发射器采用低功耗的32位MCU和驱动电路组成的低频发射器方案;系统方案中的网关集成32位M4 MCU芯片及多路Sub-1GHz FSK收发芯片(或2.4G收发芯片)组成。

图一:主动式RFID系统框图

此方案使用低频125KHz通讯频段触发,有效触发距离为5-10m,使用高频433MHz频段或者2.4GHz频段传输数据,其有效通信距离为1.3km(433MHz发射)或100m(2.4GHz发射),整体方案具有智能双向通信系统,无需人工干预,可以方便构成用于校园、医院、物流控制等场景的应用系统,适用于人员及物品管理、室内定位等应用。

图二:主动式RFID标签:UnicTag

图三:多通道网关PCB


图四:125KHz的接收灵敏度实测情况


广芯微一直致力于低功耗广域网应用领域相应芯片的开发,包括低功耗高性能处理器芯片和无线射频芯片等,广芯微研发的主动式RFID方案采用全自研芯片,其中包括:

·  UM2082F08:低功耗低频唤醒SoC,内部集成125KHz低频ASK接收器器和低功耗8位处理器,支持三个独立通道的信号接收及处理

·  UM2001:低功耗FSK/OOK发射芯片,最高发射功率达到20dbm,工作频率可选315/433/868MHz

·  UM2002:低功耗FSK/OOK接收芯片,最高灵敏度达到-130dbm,工作频率可选315/433/868MHz

·  UM2052:2.4G收发芯片,通信速率达到2Mbps

·  UM3213A: 低功耗32位处理器,集成ARM Cortex-M0+ CPU核,32MHz工作频率,stop模式下静态电流0.5uA,deep sleep模式下静态电流1uA

·  UM3243F:低功耗高性能32位处理器,集成ARM Cortex-M4 CPU核,204MHz工作频率,deep sleep模式下静态电流1.5uA

此方案为主动式的RFID设计,带有电池供电,RFID标贴的接收工作电流仅为2.5uA左右,极大地降低了整机系统待机功耗,同时因为较高的芯片灵敏度,其低频触发距离提升明显,在125KHz低频频段场景下的通信距离可达10m,与传统的被动RFID相比,通信距离更远,通信质量更可靠,且对于RFID标贴部分使用电池给低功耗MCU供电,可以完成一些相对复杂的应用,如ADC采样、传感器的数据收集和数字运算等等,达到无源的RFID无法实现的功能和场景。

方案中的高频通信部分使用了433MHz无线通信,穿墙能力和绕墙能力都非常好,节点至网关的通信距离达1.3KM以上,实现网关管理较大范围的RFID标签,增强此类RFID标签在较大范围场地部署的便利性。另外,方案高频通信部分还可以使用2.4GHz无线通信,其通信速率更快,功耗更低,节点至网关的通信距离达数十米以上,适用于网关管理范围较小、RFID标贴数量更多,且功耗更低的应用场景。

广芯微CEO王锐先生表示:“目前全球有百亿计的物联网终端,其中60%的联网设备采用低功耗广域网连接技术,在传输的信息量、传输距离、功耗和成本之间找到最佳平衡点是此类物联网技术落地的关键。广芯微一直致力于低功耗广域网应用领域芯片的开发,先后发布了多款低功耗MCU芯片和无线射频芯片,UM2082F08、UM2001、UM2002、UM2052、UM3213A和UM3243F都是广芯微近年开发的MCU和射频产品,我们以应用驱动设计,使我们的产品更契合低功耗广域网应用的终端方案。”


关于广芯微电子

广芯微电子(广州)股份有限公司专注于低功耗物联网芯片的研发、设计与销售,为客户提供面向个人与家庭、工业与商业物联网应用领域,以低功耗为差异化的8位/32位微控制器芯片、无线射频收发器芯片、数字电源管理芯片和传感与信号调理专用芯片等。

广芯微秉持客户第一、技术创新和市场领先的理念,以国际领先的技术为基础,为客户提供一流的产品与技术,打造值得信赖的集成电路设计品牌企业。公司独有的低功耗芯片设计方法、轻量化人工智能算法、大功率的PD协议控制以及多样性无线连接技术整合而成的低成本高收益的集成电路设计,在健康医疗电子、消费电子、智慧家庭、工业控制、传感器与表计等领域已经得到了广泛的应用。广芯微低功耗微处理器芯片与射频芯片具有超低睡眠功耗与更低的工作电流,有效地帮助电子设备降低能耗,积极助力节能减排。
要获取更多UM2080F32产品相关信息,请访问广芯微主页www.unicmicro.com。

联系方式:sales@unicmicro.com


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