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Amiccom/Compotron

Der von Compotron erhältliche Funkchip A7108 des taiwanischen Herstellers Amiccom ist besonders für den Einsatz in AMR-Anwendungen (Automatic Meter Reading über beispielsweise den Wireless M-Bus), Home Automation, Fernbedienungen und Remote Keyless Entry Systemen geeignet, aber auch für andere industrielle Anwendungen.

Die Eckdaten des Funkchips

Der Funkchip A7108 ist für den Betrieb in den lizenzierungsfreien Sub-1-GHz ISM (Industrial Scientific Medical) Frequenzbändern ausgelegt. Die gewünschte Frequenz kann durch einen Fractional-N-Synthesizer per SPI-Setup auf wenige Hz genau eingestellt werden. Die Daten werden FSK (Frequency Shift Keying) moduliert übertragen; optional kann zur effektiveren Nutzung des Frequenzspektrums auch GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) gewählt werden.

Flexibel konfigurierbarer Funkchip

Der Funkchip A7108 vereint technisch hohe Applikationsansprüche mit einfacher Handhabung und Design-In sowie einem minimalen Bauteileaufwand bei sehr niedrigen Kosten und bietet dadurch ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis für eine breite Vielzahl von Applikationen. Ein Evaluation-Kit für das Bauelement ist vom Distributor Compotron verfügbar, die auch gerne mit fachkundigem Rat bei Auswahl und Design-In zur Seite stehen.

Durch einen On-Chip-Spannungsregler wird ein großer Versorgungsspannungsbereich von 2,0 V bis 3,6 V ermöglicht. Die Ausgangsleistung des Chips liegt bei maximal +19 dBm im 433-MHz-Band sowie maximal +17 dBm im 868-MHz-Band. Damit kann die maximal zulässige Sendeleistung für Breitbandsysteme, die für die ISM-Bänder in Europa von der ETSI festgelegt wird, meistens voll ausgereizt werden. Zusammen mit der hohen Empfindlichkeit des Empfängers von -116 dBm bei 2 kbps im 433-MHz-Band (-111 dBm bei 100 kbps, -104 dBm bei 250 kbps im 433-MHz-Band, bzw. -113 dBm bei 2 kbps, -103 dBm bei 100 kbps und -97 dBm bei 250 kbps im 868-MHz-Band) können mit dem daraus resultierenden hohen Link-Budget auch ohne zusätzlichen PA und/oder LNA problemlos weite Strecken überbrückt werden.

Die Stromaufnahme des Bauelements liegt bei nur 12,5 mA im Empfangs- sowie 27 mA im Sendebetrieb bei +6 dBm, 433 MHz (im 868-MHz-Band RX: 13,5 mA, TX: 31 mA bei +6 dBm). Nach dem Anschalten bzw. Aufwachen braucht jeder Funkchip eine gewisse Zeit, um betriebsbereit zu sein. Die Einschwingzeiten von PLL (35 µs), Quarz (350 µs) und On-Chip Regulator (450 µs) des Funkchips sind sehr niedrig, um die energieintensiven Aktiv-Zeiten möglichst gering zu halten.

Packet Handler

Der A7108 verfügt über einen direkt implementierten Packet Handler, wodurch der Programmieraufwand stark reduziert werden kann. Der Chip übernimmt die Aufgabe, Rohdaten in Pakete zusammenzufassen, die über Funk gesendet werden können. Optionen wie CRC (Cyclic Redundancy Check) zur Fehlererkennung, FEC (Forward Error Control) zur Korrektur von 1-Bit-Fehlern, Manchester Encoding und Data Whitening zur vereinfachten Taktrückgewinnung sind sehr einfach über Register Settings wählbar. Der Chip verfügt über zwei 64-Byte-FIFOs für Senden und Empfang. Damit können Daten zwischengespeichert werden, bevor sie gebündelt gesendet oder an den Mikrocontroller weitergegeben werden. Ankommende Daten können im Chip selbst auf Fehler überprüft werden, so dass dann nur fehlerfreie Pakete an den Mikrocontroller weitergehen. Dadurch wird die Auslastung des Mikrocontrollers weiter stark verringert.

Blockdiagramm des Funkchips A7108 des Herstellers Amiccom.

Blockdiagramm des Funkchips A7108 des Herstellers Amiccom.Amiccom/Compotron

Die RSSI (Received Signal Strength Indicator) -Messungen sind an den internen 8-Bit-A/D-Wandler gekoppelt und die Ergebnisse der Messungen können bequem aus einem Register ausgelesen werden. Gleiches gilt für die Messwerte des internen Temperatursensors.

Ein Carrier-Detect-Signal steht am Ausgang GIO1 oder GIO2 zur Verfügung. Dadurch können die Funkkanäle zur Verringerung der Kollisionswahrscheinlichkeit vor dem Senden auf eine Belegung durch andere Teilnehmer hin gescannt und auf diese Weise auch LBT-Systeme (Listen Before Talk) realisiert werden.

Wake-On Radio

Bei batteriebetriebenen Systemen, bei denen sowohl Funkchip als auch Mikrocontroller möglichst lange im stromsparenden Schlafmodus verbringen sollen, ist die Nutzung der WOR (Wake-On Radio) -Funktion des A7108 sinnvoll. Dabei geht der Funkchip in regelmäßigen Abständen selbstständig vom Schlafmodus in den Empfangsmodus über (getaktet durch den On-Chip Low Power RC-Oszillator) und scannt den Funkkanal bezüglich gültiger Daten. Ist dies nicht der Fall, wechselt er selbstständig wieder zurück in den Schlafmodus; sonst „weckt“ er den Mikrocontroller zur weiteren Verarbeitung der eintreffenden Datenpakete. Die restliche Zeit kann der Mikrocontroller im Schlafmodus verbringen.

Der Funkchip ist in einem 20-poligen QFN-4×4-Gehäuse untergebracht und erfordert nur sehr wenige externe Bauteile. Ein vom HF-Chip abgeleitetes, hochpräzises Taktsignal für einen Mikrocontroller (MCU clock sharing) kann optional zur weiteren Vereinfachung des Designs und Reduzierung der Kosten genutzt werden.