【成功案例】高温、高湿恶劣环境无线数据采集系统设计方案，基于Silicon Labs在SUB-G无线产品
在物联时代，SUB-G无线产品与ZIGBEE都有着举足轻重的地位，尤其是终端控制与数据交互方面，SUB-G无线产品更为出色。
笔者经历的一个项目开发目标为：实现一套无线数据采集系统，包括数据采集仪及终端监测设备。监测终端设备多台，实现一采集仪对多台终端。系统应用环境为某一矿井巷道内，其环境条件比较恶劣，高温、高湿及地形复杂，尤其是井底的复杂空间因素容易影响数据的无线传输。无线方案选择了SILICON LABS的Si4432 ISM收发器。Silicon Labs在SUB-G无线产品方面推出的IC较为全面，尤其是最新的EZRadio、EZRadioPRO、Wireless 8/32 MCU等系列，其发射与接受灵敏度较高、低功耗性能显著，比较适合低功耗无线终端设备的应用。
Si4432工作在240–930 MHz范围，输出功率可达+20dBm，接收灵敏度达-118dBm，具备数据缓冲FIFO、接收信号强度指示(RSSI)等功能。设计的收发电路基本遵循了官方的指导方案，见图1，实际应用中个别元件的参数做了些许改动，如果设计人员对元件参数不甚了解可以按照官方推荐，选择参数进行先期开发测试。
图1：Si4432收发原理图
Si4432具备标准的四线SPI接口与主控芯片进行数据通信，项目主控MCU选择了C8051F310，其为Silicon Labs的低成本51Core的混合信号ISP FLASH微控制器。开发环境为Silicon Laboratories IDE系列，其操作环境简化，使用较为简单，单个C文件可以灵活的实现代码的编译与链接。
实际开发中关于功耗的管理采用不同的方案，根据官方指导可以使能无线模块进入低功耗模式，这样无线收发器可以保持较低的电流运行。
本方案根据不同产品做了不同设计。采集仪方面，由于手持可控，可以直接使用Si4432的正常收发模式，待收发结束就可手动关闭电源，关闭电源方式可使用电子开关。终端监测设备为常供电模式，数据定期采集，使用电池电源。方案设计为N-MOS控制传感器与无线模块的电源开关，定期进行数据采集与存储，待监测结束及时关闭传感器电源。其中MCU C8051F310采用外部中断的方式进行唤醒，具体操作可以根据使用环境确定，本方案中使用光敏二极管（或光敏电阻）根据光照条件进行控制，光照的提升唤醒MCU，进而打开无线模块进行数据传输，待传输完毕或者超时都将进入休眠模式。
以上为本方案的主体思路，根据设计过程产生的问题简单提出以下几点建议：
1）注意模块供电电压，电子开关也许会带来较大的压降损失，设计人员需要根据实际测试情况选择器件。
2）无线模块的天线需要慎重匹配，对于开阔环境与复杂曲折环境使用截然不同。
3）注意数据缓冲FIFO。此项注意事项主要针对大量数据的传送而言，如果单次传输数据超过器件FIFO的缓冲区，就必须考虑数据的完整性，可以考虑增加时延来解决此问题。
4）注意波特率与距离的协调。
另外如果项目开发周期紧，系统规模较大，可以考虑使用无线串口产品集合到系统中，无线串口可以理解为封装完好的无线UART，仅使用RX与TX两线就可以与MCU进行通信， 而无需考虑无线协议的实现，缺点就是使用成本较高，模块的操作灵活度较差。无线串口原理见图2。
图2：无线串口原理图
作者： 木木@四月
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Si4464/63/61/60高性能低电流收发器
Si4464/63/61/60系列是Silicon Laboratories公司推出的高性能、低功耗的无线ISM收发器，覆盖119-1050 MHz的亚GHz频段。该系列收发器具有高接收灵敏度、优异的选择性性能、高输出功率、低功耗等特点，适用于智能计量、远程控制、智能家居、工业控制、遥测、传感器网络等领域。
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Si4432是一款高度集成的ISM无线收发器，属于EZRadioPRO系列。该产品具有240-930MHz的连续频率覆盖范围和可调输出功率（最高+20dBm）。其低功耗设计、高灵敏度（-118dBm）和高输出功率确保了长距离传输和良好的链路性能。Si4432支持跳频、天线分集等功能，适用于多种无线通信应用。
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思为无线提供多种频段版本的高性能工业级无线收发模块RF4432PRO系列，输出功率高达+20dBm
在现代工业应用中，追求高效率和稳定性的无线通信解决方案成为了发展的关键。思为无线推出RF4432PRO无线收发模块，搭载业界先进的Silicon Labs si4432芯片，应运而生，为各类应用带来前所未有的通信体验。
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Si4421通用ISM频段FSK收发器
Si4421是一款低功耗、多频段FSK收发器，适用于433、868和915 MHz频段的无线通信应用。该芯片集成了射频和基带功能，无需外部组件即可实现无线链接，适用于家庭安全、遥控、无线键盘鼠标等应用。
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Silicon Labs（芯科科技） Si4438 高性能低电流损耗收发器数据手册
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Si4463/61/60-C高性能、低电流收发器
Si446x系列是Silicon Laboratories的高性能、低功耗无线ISM收发器，覆盖142-1050 MHz的亚GHz频段。该系列设备具有优异的灵敏度（-129 dBm），低功耗，并支持多种调制方式，包括GFSK、4GFSK和OOK。Si446x支持高达+20 dBm的输出功率，具有高效率的功率放大器，适用于各种应用，如智能计量、遥控、家庭安全和报警、遥测等。该系列设备符合IEEE 802.15.4g和WMBus标准，并支持全球监管标准。
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Si4420通用ISM频段FSK收发器
Si4420是一款低功耗、多通道FSK收发器，适用于需要FCC或ETSI合规性的315、433、868和915 MHz频段的无授权使用。该芯片集成了RF和基带收发器功能，包括多频段PLL合成器、PA、LNA、I/Q下变频混频器、基带滤波器和放大器，以及I/Q解调器。Si4420支持快速频率跳变，具有高数据速率，并集成了数字数据处理功能，以降低对微控制器的负载。
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【应用】基于C8051F340和Si4432的无线收发模块设计
本文设计了一种基于silicon labs推出的无线收发芯片Si4432和单片机C8051F340的无线射频收发系统。多种标准接口方便用户把模块嵌入到自己的产品中去。模块经过大量的试验、改进，能实现较远距离的稳定传输。
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