從有線至無線 如何讓Sub-GHz射頻技術(shù)化身工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的 連接樞紐

在工業(yè)通信領(lǐng)域，RS485總線基于差分信號傳輸原理，是一種物理層串行通信標(biāo)準(zhǔn)，具備著抗干擾能力強、傳輸速率高（10Mbps@短距）、傳輸距離遠(yuǎn)（100kbps@1200m）及支持多點通信等優(yōu)勢。通過該標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的總線型網(wǎng)絡(luò)，不僅可在復(fù)雜噪聲環(huán)境下實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的可靠通信，還能通過單總線拓?fù)涓咝нB接數(shù)十個節(jié)點，顯著降低布線復(fù)雜度與成本。

然而，RS485總線亦存在著可擴展性受限（設(shè)備節(jié)點存在上限）和故障排查困難（總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）等劣勢。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的企業(yè)開始探索采用Sub-GHz無線通信方案替代有線通信方案，這不僅能有效節(jié)省布線施工成本，還能極大地提升工業(yè)控制系統(tǒng)的靈活性。

那么，Sub-GHz無線通信能否“無感”替代RS485總線通信呢？

Sub-GHz無線通信，破局有線桎梏

Sub-GHz是指頻率低于1GHz（如315MHz、433MHz、868MHz、915MHz等）的無線通信頻段，通過窄帶傳輸和高效調(diào)制技術(shù)，在該頻段下進行設(shè)備間的無線通信可有效降低信號傳輸功耗、延長信號傳播距離并提升網(wǎng)絡(luò)節(jié)點容量，擺脫傳統(tǒng)有線通信的“線纜束縛”，破解工業(yè)場景中設(shè)備密集部署、移動化作業(yè)與超低功耗運行的三大核心瓶頸。

如上圖所示，通過部署Sub-GHz無線收發(fā)模塊替代原有RS-485總線網(wǎng)絡(luò)，不僅可以消除傳統(tǒng)有線通信的布線需求，降低建設(shè)成本，還可支持星型拓?fù)?/a>與網(wǎng)狀拓?fù)涞冉M網(wǎng)方案，在增加設(shè)備節(jié)點數(shù)時無需再次施工布線。同時，在確保RS485設(shè)備與Sub-GHz無線收發(fā)模塊接口、協(xié)議兼容的條件下，原有的RS-485總線網(wǎng)絡(luò)亦可通過外接無線收發(fā)模塊進行無線化改造。

在實際部署Sub-GHz無線通信方案時，如何選擇一款兼具協(xié)議兼容性與工業(yè)級可靠性的硬件載體，是實現(xiàn)對有線通信“無感”替代的關(guān)鍵一步。該硬件需通過高性能射頻收發(fā)和低功耗設(shè)計來應(yīng)對工業(yè)通信場景對靈活性和成本的挑戰(zhàn)。

例如，華普微自主研發(fā)的RFM380F64就是一款集成ARM Cortex-M0 32位CPU內(nèi)核和一顆超低功耗射頻收發(fā)器、超低功耗、高靈敏度、遠(yuǎn)距離通訊、高性價比的Sub-GHz SoC射頻收發(fā)模塊。

RFM380F64集成了豐富的外設(shè)，支持標(biāo)準(zhǔn)的UART、I2C和SPI接口，提供多個通用IO，支持內(nèi)部快頻RC震蕩、內(nèi)部慢頻R 震蕩和32.768 kHz外部晶體振蕩器，支持多種數(shù)據(jù)包格式及編解碼方式、最多64-byte Tx/Rx FIFO、功能豐富的射頻GPIO、多種低功耗運行模式和快速啟動機制、高精度RSSI、手動快速跳頻和多通道輸入12位高速ADC。

RFM380F64的發(fā)射電流為74mA @+20dBm-434MHz-GFSK，接收電流為12mA @434MHz-GFSK，深度睡眠電流≤2.5uA。RFM380F64還具備超強抗干擾能力，適合復(fù)雜干擾環(huán)境的情景使用，可工作在434MHz、868MHz、915MHz三個頻段上，并支持0.5-300kbps的數(shù)據(jù)速率，是有效替代RS-485總線通信的模塊之一。

展望未來，無線通信將與有線通信在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)中形成互補格局。RS485總線通信將繼續(xù)在非移動性設(shè)備、強實時、高速率及極端干擾環(huán)境中扮演關(guān)鍵角色；而Sub-GHz無線技術(shù)則將更廣泛地解鎖設(shè)備移動化、網(wǎng)絡(luò)彈性擴展和超低功耗運行的價值，逐步覆蓋RS485總線通信所力所不及的領(lǐng)域。