远程信息处理控制单元嵌入式车载系统详细介绍

通信

远程信息处理控制单元（TCU或T-BOX）是一种嵌入式车载系统，可应用于车辆的无线跟踪与通信等领域。
在本系列的文章中会依次对以下主要模块进行详细介绍：
第一节：电源轨；
第二节：充放电管理；
第三节：接口
第四节：紧急呼叫单元；
第五节：无线连接单元；

第五节：无线连接单元
在T-BOX中，无线连接单元主要包括以下四个模块，GSM/GPRS/LTE，GPS，Wi-Fi以及Bluetooth。

图- 1

1） GSM/GPRS/LTE
GSM/GPRS/LTE都属于移动通信技术。GSM（Global System for Mobile Communications）是第二代移动通信系统，也就是我们常说的2G；GPRS（General Packet Radio Service）是基于GSM 基础上开发的通用分组无线业务，俗称2.5G；LTE（Long Term Evolution）则是第四代移动通信系统，也就是3.9G，LTE-A为4G。
它们的速度等级如下式所示：GSM < GPRS < LTE。通常情况下，这些通信系统不单独存在，例如高通处理器集成了4G通信模块。正如前面的紧急呼叫单元提及，当遇到紧急状况时，呼叫中心通过这些通信模块与车主通话取得联系。
2）GPS
GPS（Global Positioning System）主要为跟踪或导航提供车辆的位置坐标。正如前面的紧急呼叫单元提及，当遇到紧急状况时，呼叫中心可以通过GPS模块获取车辆的具体定位，从而及时展开救援工作。
3） Wi-Fi
在T-BOX的应用中，Wi-Fi主要以无线热点的形式连接车上的电子设备，如手机、平板、电脑等。TI的解决方案包括SimpleLink™ Wi-Fi® solutions以及WiLink™ 8 solutions。
SimpleLink™ Wi-Fi® solutions依赖于微控制器系统，微控制器只是想添加以太网功能，以便发送简单的状态信息或接收控制命令，用户无需精通射频/Wi-Fi理论即可迅速开启设计，缩短开发周期；WiLink™ 8 solutions应用于对吞吐量、性能和集成度要求较高的典型微处理器系统，如硬盘驱动、电子书等。它们的区别可总结如下表-1所示：

SimpleLink Wi-Fi
WiLink

Wireless MCU (SoC)
Network Processor
主处理器
MCU （内部集成）
MCU（外部）
MPU（外部）
操作系统
RTOS /None
Linux/Android/RTOS
数据吞吐量(MBPS)
<20
100
支持带宽(GHz)
2.4
2.4/5
集成网络协议 TCP/IP
√
−
物联网端到端安全
√
−
−
低功耗优化
√
−
监控认证
√
−
Wi-Fi+BLE共存
√（BLE外置）
√（BLE+BT集成）
SimpleLink MCU平台支持
√
−
云物联网支持
HomeKit, AWS, Azure, IBM and more
HomeKit
相关产品
CC3200
CC3100
WL1801,WL1805,WL1807,
WL1831,WL1835,WL1837
表- 1
在T-BOX的应用中可使用WiLink系列，如WL1831。该系列的6款芯片主要区别在于是否带有低功耗蓝牙、TX电流大小以及工作温度范围等。主要区别如表-2所示。

WL1801
WL1805
WL1807
WL1831
WL1835
WL1837
处理器
External MPU
技术支持
Wi-Fi
Bluetooth low energy/Wi-Fi
数据吞吐量(MBPS)
100
RX灵敏度(dBm)
-96
TX电流(mA)
247
247
238
247
247
238
工作温度范围 (℃)
-20 to 70
-20 to 70
-40 to 85
-20 to 70
-20 to 70
-40 to 85
封装
MOC (100 pin LGA Module)

表- 2
该系列特点列举如下：

设计简捷：集成了射频以及电源管理部分，即使不需具备射频/Wi-Fi的专业知识也能随时开启设计；
性能优越：优化了实时在线配置文件功能；在使用电池供电的场合可采用低功耗模式；高吞吐量；覆盖范围广。

关于WiLink系列的详细介绍、入门指南、校正与测试、认证信息等可点击以下链接：

Welcome to the WiLink™ 8 Wi-Fi + BT/BLE Main Page

TI有也提供相应的评估板：

用于 Sitara 的 WiLink™ 8 模块 2.4 GHz WiFi® + Bluetooth® COM8 套件

4） Bluetooth
将蓝牙技术应用于汽车领域的原因有很多：与智能手机和可穿戴设备有良好的互操作性；低功耗，在电池供电场合下可延长使用时间；模块小巧，不会占用太多汽车空间；为许多新出现的应用程序提供高性价比的解决方案，例如汽车门禁、汽车共享、遥控泊车等，这引发了智能手机等互联设备的新一轮创新。
TI的车规级低功耗蓝牙芯片包括CC2640R2F-Q1以及CC2541-Q1，它们的区别如下表所示：
参数
CC2640R2F-Q1
CC2541-Q1
温度范围
-40°C to 105°C (Grade 2)
蓝牙规范
Bluetooth v4.2 +
Bluetooth v4.0
SW升级可用于将来的BLE规格更新
√
−
供电电压范围
1.8 – 3.8 V
2.0 – 3.6 V
电流消耗@ 最大RX 灵敏度
电流消耗@ TX输出功率为0dBm
6.2 mA
6.9 mA
18.3 mA
18.6 mA
操作系统
√(TI-RTOS)
−
片上DC-DC
√
−
关机电流
150 nA
500 nA
待机电流
1 µA
1 µA
MCU
32-bit ARM Cortex-M3 (48 MHz)
8-bit 8051 (32 MHz)
嵌入式Flash / RAM
128 KB + 8 KB cache / 20 KB + On Chip ROM
256 KB / 8 KB
输出功耗
+5 dBm
0 dBm
接收灵敏度
-97 dBm
-94 dBm
链路预算
102dB
94dB
封装
车规级RGZ QFN48-7x7 w
RHA QFN40-6x6 w
同步连接
Up to 8 (Multi-Role)
Up to 3 (Central to Peripheral)
GPIO
31
23

表- 3
TI主推CC2640R2F-Q1，其特点列举如下：