最新动态

工业物联网通讯专家!
认真做好每一件事,设计简单、可靠、价格合理的产品!

C322从芯片到模组,研发生产过程

  物联网的发展,丰富了生活,也极大的推动了社会科技的创新与人类社会的发展。与此同时,有关物联网的连接协议也层出不穷,如WiFi、BLE、Zigbee、LoRa、NB-IOT等,毫无疑问的是,wifi是连接协议中产品种类最丰富、发展最好的一个。WiFi芯片平台也是种类众多,如TI的CC3200、高通QCA4004、MTK的MT7688、乐鑫的ESP8266、瑞昱的RTL8710等;众多的芯片方案在选择的时候也会工程师带来困扰。

  USR-C322是有人物联网推出的一款采用TI的CC3200方案的wifi模块,其最大的特色在于其业界最低的功耗和TI作为全球工业半导体领导者的强大实力。下面,我们就从我司如何研发选型、到生产两个方面,来一起目睹USR-C322的诞生。

  wifi芯片到wifi模组的四个阶段

wifi芯片到wifi模组的四个阶段

 

  整体导图如下

模块的研发过程

  由上图可知,在研发过程中,主要涉及硬件设计和软件设计两个方面。

 

  1、方案选型

  在方案选型中,TI的CC3200方案wifi芯片是非常强大的,主频高达80MHz,在网待机功耗却可低至3.5mA,深度休眠模式可低至25uA,串口波特率最高支持到3Mbps,开放SDK,小尺寸,安全性强……并且因为TI是国际工业半导体的龙头企业,其供货量也会非常稳定。这款业界功耗最低的wifi芯片,具备了一切wifi模块该有的亮点,当然,其价格也是最高的。在综合考虑后,有人物联网决定做一款可以完美应用此方案的wifi模块,因此选择了TI的CC3200方案

  通用的来说,选择一个合适的方案主要是要考虑功能、供货和价格。经过市场分析,从wifi模块的功能考量、传输速率和功能接口出发,进行选择。接着考虑原厂,在这一点上,大家似乎都有一种共识,优先选择欧美芯片方案,欧美的芯片厂商历史悠久,研发实力强劲,在供货上也非常稳定。就目前市场来看,低价的、不稳定的wifi模块居多,何不考虑一下价格稍微高一点的方案,开发出更好的wifi模块

 

  2、原理图设计

  在选择好芯片方案后,就就要进行模组开发设计。模组研发设计最先做的工作就是,设计原理图。

  稳定性:根据芯片厂商提供的芯片资料,按照规格要求设计出稳定性高的原理图。

  成本优势: 原理图有多种设计方案,但是不能忽视对成本考量。如两层电路板设计,四层电路板设计都可以使用,四层电路板也更优,但是价格就更贵。当然这只是成本考虑的一个方面而已。

  兼容设计:原理图设计时的电磁兼容设计考虑,就是要考虑模组在各种电磁环境中仍能够协调、有效地进行工作。目的就是确保模组既能抑制各种外来的干扰,使模组在特定的电磁环境中能够正常工作,同时又能减少模组本身对其它电子设备的电磁干扰。电磁兼容设计考虑,涉及到整个模块的稳定性和性能。

  量产难易程度:原理图设计还要考虑日后是否方便加工,好加工也就意味着加工费用少。如果设计的原理图致使实际加工的良品率低的话,同样会造成成本增加。

 

  3、绘制PCB板

  原理设计图做好之后,就开始画PCB图了。绘制PCB板用什么程序和方法,在产品资料下载中都有详述,这里就不具体说了。

 

  4、PCB打样

  PCB称为”印刷电路板”,由环氧玻璃树脂材料制成,有不同信号层数,而芯片等贴片元件就贴在PCB上。

  厂商选择:对于PCB打样,模组厂商如果寻找外部厂商,通常需要考虑这些厂商是否有模组PCB打样经验,厂商的设备是否满足需要,厂商管理是否过硬等等。

  工艺要求:如果模组PCB要多层打样,就要找有多层PCB打样经验的厂家。

 

  5、PCBA打样

  也就是说PCB空板经过SMT上件,再经过DIP插件的整个制程,简称PCBA,可能理解其为成品线路板。

 

  6、调试

  对于模组的调试,主要在于硬件电路调试和软件调试。

  一般WiFi产品的射频部分由几大部分组成,蓝色的虚线框内统一看成是功率放大器部分。无线收发器一般是一个设计的核心器件之一,除了与射频电路的关系比较密切以外,一般还会与CPU有关,这里我们只关注其与射频电路相关的一些内容。发送信号时,收发器本身会直接输出小功率的微弱的射频信号,送至功率放大器进行功率放大,然后通过收发切换器经由天线辐射至空间。接收信号时,天线会感应到空间中的电磁信号,通过切换器之后送至低噪声放大器进行放大,这样放大后的信号就可以直接送给收发器进行处理,进行解调。

  硬件调试主要涉及射频电路、功能电路调试。射频调试包括发送和接收两个大的方面,其中发送又包括了发送功率、相位误差调试等,接收包括灵敏度、接收电平等。而功能电路调试更多的涉及到具体的某项硬件功能模块的电路调试。

  射频参数的调试,发射TX方面主要为功率Power、误差向量幅度EVM、以及频偏Freq;在接收RX方面主要是接收灵敏度Sensitivity,这些参数影响着WiFi数据信号传输是否稳定;需要专门的仪器来测试。比如LitePointd的IQ2010、极致汇仪的WT-200; 目前,该行业RFsister开放实验室提供这些方面测试服务。

  另外,软件调试主要在于稳定性、功能的完整性调试。一般而言,只是单一,或者部分功能进行的具体调测,下一步则需要进行更全面的测试。

 

  7、测试

  所谓电子电路的测试,是以达到电路设计指标为目的而进行的一系列的测量、判断、调整、再测量的反复进行过程。

  功能测试:根据模块支持的特性、操作描述和用户方案,测试该模块的特性和可操作行为以确定其是否满足设计需求。

  性能测试:主要涉及测试模块各个功能电路,以及信号的传输距离等还其他参数。

  稳定性测试:对涉及模块的实际传输速率、实际功耗、吞吐量 、无线连接等稳定性方面测试。

  老化测试: 就是对模组寿命和在使用过程中能达到最佳效果而进行的一项测试。因系统长时间的处于工作状态,在其工作时对各器件进行负荷运转,只要在这些条件下能保证设备的性能稳定,那么在正常环境下工作模组的使用寿命就会更久。

  认证测试:某些产品必须经相关国家指定的认证机构认证合格,取得相关证书并加施认证标志后,方能出厂、进口、销售和在经营服务场所使用,尤其是通信类产品,而国际比较普及的认证如FCC(美国)、CE(欧洲)、RoHS(欧洲)等。



上一篇: 简单实用!有人透传云荣获中国软件博览会“创新奖”
下一篇: 比MOXA更实用的串口服务器品牌,还有谁

发表评论