Texas Instruments Erstes ZigBee-SOC mit Positionsbestimmung

Chiphersteller Texas Instruments hat das erste ZigBee/IEEE802.15.4-SOC für das 2,4-GHz-Band vorgestellt, das seine Position innerhalb eines vermaschten ZigBee-Netzwerkes selbst bestimmen und zurückmelden kann.

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Laut dem Marktforschungsunternehmen ABI Research soll der Umsatz mit IEEE-802.15.4- und ZigBee-Chipsätzen weltweit von 25 Mio. US-$ im Jahr 2007 auf über 300 Mio. US-$ im Jahr 2012 steigen.

Einen Grund für diese Entwicklung sieht Frank Forster, EMEA Business Development Manager für Low-Power-Wireless-Produkte von Texas Instruments (TI), in der Standardisierung von ZigBee. „Außerdem ist ZigBee sehr robust und lässt sich einfach in bestehende Netzwerke einklinken – ideal für industrielle Anwendungen“, ergänzt er.

Grund genug für TI, den ZigBee-Markt mit attraktiven ZigBee-Bausteinen zu bedienen. Nachdem das von TI im Januar 2006 übernommene norwegische Unternehmen Chipcon mit dem CC2430 im September letzten Jahres bereits das erste weltweit ZigBee-SOC präsentiert hatte, schieben die Texaner nun mit dem CC2431 eine Variante des SOC mit integrierter Positionsbestimmungshardware hinterher.

Positionsbestimmung mithilfe von Referenzknoten

„Mit dem neuen Chip lässt sich die Position eines damit ausgestatteten ZigBee-Endgerätes in einem bestehenden ZigBee-Netzwerk bestimmen“, sagt Frank Forster. Typische Anwendungen seien beispielsweise Applikationen aus der Gebäudeautomatisierung wie die Steuerung von Licht- oder Klimakontrollnetzen, das automatische Ablesen von Strom-, Wasser- oder Gasablesegeräten, oder der Einsatz in Hochregallagern oder Containerhäfen.

Das Low-Power-SOC CC2431 aus der Chipcon-Produktlinie arbeitet im 2,4GHz-Band. Es kombiniert den Kern des Transceivers CC2420 mit einem 32-MHz-8051-Prozessor sowie bis zu 128 KByte Flash-Speicher und 8 KByte RAM.

Die Position eines so genannten blinden Netzwerkknotens – ein Knoten mit unbekannter Position – wird mithilfe der Signalstärke nach dem RSSI-Verfahren (Radio Signal Strength Indicator) ermittelt: Der CC2431 empfängt die Signale von mindestens drei Referenzknoten mit bekannter Position; seine Positionsbestimmungshardware berechnet anhand der Signalstärke seine Position und meldet die Daten ins ZigBee-Netzwerk zurück, das es an einen Datenkollektor weiterleitet, z.B. an einen Computer. Die Genauigkeit der Positionsbestimmung beträgt 3 bis 5 m.

Sehr niedriger Stromverbrauch

Der CC2431 zeichnet sich durch sehr geringen Stromverbrauch aus: Im Sende- und Empfangsbetrieb verbraucht er jeweils lediglich 27 mA, wenn der Prozessor mit 32 MHz betrieben wird. Im Power-down-Modus sinkt der Verbrauch auf 0,5 µA. Dann kann der Chip über externe Interrupts oder via RTC aktiviert werden. Wird er nur über externe Interrupts aktiviert sinkt der Stromverbrauch nochmals auf 0,3 µA. Die Versorgungsspannungsbereich liegt zwischen 2 und 3,6 V.

Für Sicherheit bei der Datenübertragung sorgt der integrierte 128-Bit-AES-Krypto-Coprozessor.

Der Chip arbeitet mit dem ZigBee-Protokollstack Z-Stack von TI. Der Stack entspricht der ZigBee-2006-Spezifikation und unterstützt die Positionsbestimmung. Er kann bei TI im Internet kostenlos heruntergeladen werden.

Der CC2431 wird derzeit bemustert und soll im 3ten Quartal 2007 in Stückzahlen verfügbar sein. Er ist in einem RoHS-konformen, 7 mm × 7 mm kleinen QLP-Gehäuse mit 48 Anschlüssen untergebracht. Der Preis beträgt 6,45 US-$ in 1.000er-Stückzahlen. Mit dem CC2431ZDK steht ein Entwicklungskit zur Verfügung.

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