低功耗之ANT无线通讯

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硬学|低功耗之ANT无线通讯

在2.4GHz非授权频段上,目前已经云集了蓝牙、WIFI、Zigbee等多个标准无线协议。蓝牙、WIFI和ZigBee协议复杂,开发难度大,周期长等。基于此,本周介绍一种全新的非标准无线射频协议ANT,与蓝牙等相比,ANT协议简单,软件开发更简单、功耗低、成本低。

序号001 ANT 是什么?

ANT是一个针对极低功耗资源高度优化的无线通信协议,它当前较多应用于运动领域。

序号002 ANT的协议栈

ANT协议栈采用OSI分层结构,包括物理层、数据链路层、网络/传输层和应用层,网络/传输层以下由ANT实现,以上由用户自己定义.另外,网络/传输层本身还集成了低层次的安全协议,用户可以根据自己的需要定义更高层次的安全应用。

序号003 ANT:网络拓扑结构

ANT协议支持的网络拓扑结构如下图所示,ANT能灵活支持多种组网拓扑结构,既可以支持点对点组网方式,也可以支持点对多点或者多点对多点的复杂拓扑结构。.ANT协议支持的拓扑结构非常灵活。

序号004 信道和节点

ANT协议支持2种信道类型,分别是独立信道和共享信道。独立信道就是指1条信道只包含1个主节点和1个从节点。共享信道支持1个ANT节点接收并处理来自多个节点的数据。

序号005 信道配置

ANT节点实现通信之前,必须对信道参数进行配置.这些参数包括网络号、射频频率、信道ID、信道类型和信道周期。其中信道ID是信道参数中最复杂也最灵活的一个,由3部分组成:生产商ID、设备类型和设备号. 主从节点要求网络号、射频频率和信道周期3个参数设置完全一致,信道类型参数的设置必须一一对应,例如双向发送信道对应双向接收信道。至于信道ID参数,则应是从节点遵循主节点的设置。

节点配对

ANT协议中,将欲通信的节点之间建立连接的过程称为节点的配对过程。为了保证在多个节点共存的情况下不发生错配,ANT协议提供了2个层次的配对制,即信道ID和配对比特。

对于信道ID,只有拥有相同的或是相兼容的信道ID的节点才允许配对。由于信道的主节点负责设置信道ID,因此从节点需要知晓部分或全部的信道ID,才能与主节点顺利配对。

对于配对比特,信道ID参数中设备类型字段的最高比特位规定为ANT的配对比特.当从节点对仅知晓部分信道ID参数时,该比特的设置才对配对结果有影响。ANT协议规定,具有兼容的信道ID参数且配对比特的设置也相同的节点才能实现配对。

序号006 ANT与BLE、ZigBee之间的对比

ANT和BLE之间的对比非常有趣。ANT将BLE视为竞争对手,但BLE并不把ANT视为竞争对手。ANT对BLE的单方面偏执源于这样一个事实:BLE瞄准的几乎是ANT的整个市场。

ANT和BLE在空中数据速率、应用吞吐量、通信距离(50-100米)等关键规格上不相上下,但BLE在实际行业普及率方面完胜ANT。BLE和ANT自身而言只是协议。它们真正的成功取决于各自的行业普及率。行业普及率取决于愿意设计和生产支持某个协议的芯片厂商的数量、原生支持该协议的主设备的数量以及愿意下注该技术的从设备厂商的数量。

ANT协议的低功耗芯片,可以实现及完成ZigBee的大多数应用场景,并具有更低的功耗更快捷的开发应用周期,无需为协议付费等优点。

序号007 ANT的供应链

迄今为止,仅有三家厂商供应ANT+芯片:DynastreamInnovation、Nordic Semiconductor和德州仪器。而在BLE方面,Broadcom、Freescale、赛普拉斯、Microchip、Bluegiga、StMicro、Dialog Semiconductor以及其它众多厂商(包括德州仪器和Nordic)均计划生产和正在生产BLE芯片。事实上, 德州仪器和Nordic是仅有的两家能够提供基于ANT的芯片、基于BLE的芯片以及同时支持这两种技术的芯片的厂商。

序号008 ANT优点

1、便利性

体现在2个方面:

一方面,从协议的结构上来说,ANT提供了一种可以轻松操作的OSI分层结构,集成了低层次的安全协议,更高层次的安全应用可以由用户根据自己的需要灵活定义;

另一方面,ANT提供的对外接口也充分考虑了使用上的简单方便.上,集成ANT协议的各种芯片或模块与主机之间采用简单的串口连接,并可灵活选择同步或异步工作方式;软件上,为使用户能够轻 松、快捷的完成系统的开发,介于ANT协议和主机应用程序之间的接口已经最大可能的简化。

2、灵活性

ANT支持单向或双向的无线通信.无线信道采用TDMA方式,数据的传输可以是一种确定的方式或者是Adhoc的方式.它自适应频道自动调整,支持广播、应答及突发3种数据传输模式.这3种数据类型各有优缺点,分别适合于不同的应用,可以根据实际需用灵活选用.

3、可靠性

可靠性是通信最基本的要求,为了达到这一基本要求,ANT对用户提供了透明的16比特CRC校验,保证数据的正确性。另外,由于ANT协议本身集成了低层次的安全协议,所以除了通过信道的各种配置参数实现对网络的分割与节点入网的控制外,还可有效的保证数据的安全性并避免串话。


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