Amikor egy beágyazott rendszer mobilkommunikációs funkciókkal való felruházása a cél, számos tervező az 1. ábrán láthatóhoz hasonló, vezeték nélküli modult választja, mivel ebben minden olyan analóg és digitális áramköri elem megtalálható, mely az adatok előállításához, egy mobilhálózaton történő továbbításához és dekódolásához szükséges.
A fejlesztő a jól ismert interfészek, pl. UART és USB révén kommunikálhat a modullal, eközben nem kell a mobilkommunikáció bonyolult, analóg vonatkozásaival foglalkoznia. Egy egyedi RF-megoldáshoz képest a vezeték nélküli modul lerövidítheti a piacra jutás időigényét, olcsóbbá teszi a debuggingot és a prototípus elkészítését, ráadásul a tömeggyártása is költséghatékonyabban megvalósítható.
Gyakran előfordul, hogy a vezeték nélküli kapcsolat lehetősége úgy oldható meg a leggyorsabban, ha a vezeték nélküli modult egy szabványos mikrokontrollerrel párosítják. Ez különösen akkor igaz, amikor egy már meglévő tervből kell kiindulni. A továbbfejlesztett, mobilkommunikációra képes gyártmányterv nagyon hamar szállításra kész állapotba hozható. Ám mivel a vezeték nélküli modul és a mikrokontroller általában az anyaglistán szereplő legdrágább tételek, mindkettő alkalmazása egy rendszeren belül alaposan megdrágíthatja a gyártást.
A tervezők előtt szerencsére nyitva áll egy másik megoldás is. Ha alaposabban szemügyre vesszük a termékkínálatot, kiderül, hogy számos, vezeték nélküli modul jóval többre is képes a mobilkommunikáció egyszerű menedzselésénél. Ennek oka, hogy a vezeték nélküli modulok jellemzően igen magas fokon optimalizált chipsetet tartalmaznak, melyet eredetileg alsó- és középkategóriás mobiltelefonokban történő felhasználásra terveztek, ezért megtalálható bennük egy 32 bites ARM mikrokontroller is.
A rejtett tehetség
A 2. ábrán az 1. ábrán szereplő vezeték nélküli modul részletesebb logikai vázlata látható. A vezérlő áramkör nem más, mint a beágyazott technológiákban használt egyik legelterjedtebb vezérlőarchitektúra, egy ARM9-es mag.
2. ábra. A vezeték nélküli modul részletesebb logikai vázlata az ARM9-es maggalA mobilkommunikáció kezelése az ARM9 teljes számítási kapacitásának jellemzően alig 20%-át használja ki, így annak bőven marad ereje számos egyéb feladat elvégzésére. E sokszor figyelmen kívül hagyott számítási kapacitás kihasználásával a tervezők központi processzorként és modemként is használhatják a vezeték nélküli modult, így a külön mikrokontroller feleslegessé válik.
A marketinganyagokból nem mindig derül ki, hogy a vezeték nélküli modulokban általában ARM9-es mag található. A nyers számítási erő helyett leginkább a vezeték nélküli teljesítményt hangsúlyozzák, és a szórólapokon elsősorban a mobilkommunikációs teljesítményt emelik ki. A modul egyéb alkotóelemeit sokszor meg sem említik, a logikai ábrák pedig sokszor nehezen hozzáférhetők. Ez érthető is, hiszen a vezeték nélküli modulok létrehozásának célja végső soron a mobilkommunikációhoz szükséges, kész építőelemként történő felhasználás.
Ugyanakkor nem minden vezeték nélküli modul képes a hátára venni egy teljes applikációt, mivel nem minden modulban lehet hozzáférni az ARM9 felesleges kapacitásához. Egyes modulokat úgy konfigurálnak, hogy csak modemként működjenek, és a testreszabhatóságot csak egészen kis mértékben támogatják. Ezek a késztermékként értékesített modulok ugyanazt a chipsetet tartalmazzák, mint a teljesen programozható társaik, de az ARM9 lábai közül csak azokat használják fel bennük, melyek a külső egységekhez csatlakoznak. Ilyenkor az ARM9-es mag teljes potenciálja kihasználhatatlan marad.
Hardveres teljesítmény
Az 1. táblázatban felsorolt három modul jelenleg is kapható, és már eleve mikrokontroller/modem kombinációként konfigurálták őket. A konkrét hardverkövetelmények természetesen alkalmazási területenként változnak, de az 1. táblázatban szereplő specifikáció jó támpontként szolgál.
Szoftveres programozhatóság
A vezeték nélküli modulnak teljes rugalmasságot kell kínálnia az ARM9-es mag konfigurálásához. A legtöbb beágyazott rendszernek nagy előnyére válik egy valósidejű operációs rendszer (RTOS), mert ez leegyszerűsíti az alkalmazástervezést. Az ideális megoldás egy olyan preemptív RTOS, mely támogat valamely jól ismert programnyelvet, amilyen az ANSI C vagy a C++. A multitaszking-funkciók segítségével egyszerűbbé válik a szoftvertervezés és -karbantartás. Szerencsés esetben az RTOS rendelkezik egy bőséges, PC-alapú integrált fejlesztői környezettel (IDE), mely képes egy projekt létrehozására a letöltések elvégzésére és a gyártmányterv debuggolására is. Minden szoftvernek jogdíjmentesnek kell lennie, hogy a bekerülési és üzemeltetési költségek a lehető legalacsonyabbak legyenek.
Érdemes tekintetbe venni az időmegtakarítást lehetővé tevő eszközöket is, például az RTOS-ben futó kiegészítő könyvtárakat, mivel ezek jelentősen leegyszerűsíthetik a vezeték nélküli fejlesztést. A könyvtárakban például szerepelhetnek a szerverrel történő adatcserét lehetővé tevő internetes protokollok, a kényes adatok helyi és szerverkapcsolat esetén szükséges védelméről gondoskodó biztonsági protokollok, vagy a rendszerpozicionáláshoz szükséges helymeghatározó szolgáltatások.
Menedzsmentszolgáltatások
Egyes vezeték nélküli modulokhoz felhőalapú menedzsmentszolgáltatás is elérhető, mely egy webportál révén lehetővé teszi az üzembe állított rendszerek távfelügyeletét és -upgrade-elését. A menedzsmentszolgáltatások minden olyan rendszernél nagy segítséget jelenthetnek, melyben megtalálható a vezeték nélküli modul, de a leghasznosabbak akkor lehetnek, amikor az egész applikáció a modulon található, mivel a vezeték nélküli felügyelet és frissítés lehetősége nemcsak a távközlési funkcióknak, hanem magának az applikációnak az elemzésére és módosítására is használható.
Konklúzió
Ha egy vezeték nélküli modul szabad számítási kapacitásának kihasználásával ki tudjuk váltani a rendszer mikrokontrollerét, akkor olyan, mobilkommunikációra is képes gyártmányterv alakítható ki, mely kisebb, hatékonyabb és olcsóbban előállítható. Nem minden vezeték nélküli modul konfigurálható applikáció-mikrokontrollerként, ezért érdemes körültekintően választani. Feltétlenül vegyük figyelembe a hardveres specifikációt és a szoftveres programozási opciókat, és — ideális esetben — olyan modult keressünk, melyhez az üzembe állítás és a karbantartás költségeit csökkentő menedzsmentszolgáltatások is tartoznak!
