虽说交货量每星期有几千万片,但在全球流行的2.4ghzism频段短距离低功耗技术市场(例如wi–fi，蓝牙，zigbee以及各公司的专有凯发一触即发的解决方案)还远远没有成熟。在未来的几年里，将会出现许多令人鼓舞的进展，而无线连接将渗透到我们生活的各个方面。

　　尤其是在超低功率(ulp)无线应用系统中,它使用纽扣电池来供电的微型收发器，唤醒来后迅速发送“脉冲”数据，然后回到毫微安级的“睡眠”状态,这很可能会大幅度地增加。例如，根据abi研究公司分析指出：在2010年，无线传感器网络(wsn)芯片市场增长了百分之三百。该公司还预测：在2016年，使用蓝牙低耗能芯片的医疗保健和个人健身设备交货量不会低于4.67亿件。

　　可以在嵌入式电子电路的任何便携式电子产品或设备(从微小的医疗传感器和健身传感器，到移动电话、电脑、机床、汽车，几乎它们之间的一切东西)，都可以把超低功耗无线连接加进去。利用微小的超低功耗收发器，这些电子产品或设备能够与数千其他设备直接通信，或者作为网络的一部分进行通信，明显地提高电子产品的实用性。

　　然而，对于大多数工程师而言，设计仍然难以掌握。虽然射频设计不是一件小事，但是，在芯片供应商和相当好的开发工具的帮助下，它并没有超出一位有能力的工程师的设计技能。因此，在本文中，我将揭开超低功耗无线技术的面纱，介绍芯片，并且探讨如何以及在什么地方使用这些芯片。

　　超低功耗无线技术简介

　　超低功耗无线技术和蓝牙技术(现在称为经典蓝牙，以区别于最近发布的4.0版蓝牙，其中包括超低功耗的蓝牙低耗能技术)这些短距离低功耗射频技术的区别在于，它需要的功率明显地少很多。这样，把无线连接用到在最小最紧凑的便携式电子设备中的机会，就极大地增大了。

　　经典蓝牙需要的功率比较多，即使是传送适量的用户数据，因此几乎只能使用可充电电池。它需要的功率较高，对于的低带宽、长寿命的应用而言，那么就意味着传统蓝牙并不是一个很好的无线凯发一触即发的解决方案(它主要是在可以方便地对电池经常充电的时候用于大量传送数据)。

　　典型的蓝牙技术已经用于在移动电话和耳机之间的无线连接，或者把相机中的数字图像传送到蓝牙打印机。因此使用典型蓝牙的无线设备，它的电池寿命通常是几天，最多是几星期(注：有一些高度专业化的典型蓝牙应用系统，可以用容量较低的原电池供电)。

　　相比之下，超低功耗射频收发器可以用纽扣电池(例如cr2032或者cr2025)供电，工作几个月甚至几年(取决于应用系统的占空比)，假定消耗的额定平均电流仅200μa。这些纽扣电池很小，价格便宜，但是能量有限，一般在90至240mah的范围(一节aa电池的容量是纽扣电池的10倍至12倍)。

　　这个容量属于中等，明显地限制了超低功耗无线链路激活的占空比。例如，一节220mah的cr2032纽扣电池，如果要它持续工作一年，那么它的最大额定电流(或放电率)只能维持在25μa(220mah /(24小时x 365天))。

　　超低功耗射频技术的峰值电流为几十毫安，例如，半导体的nrf24le1 2.4ghz收发器在发射时消耗电流11.1毫安(在输出功率为0dbm时)，在接收时消耗电流13.3毫安(工作在2mbps时)。如果在较长时间内的平均电流被限制在几十微安，占空比必须很低(大约百分之0.25)，而且芯片要很快回到睡眠模式，在大部分时间里只消耗几毫微安电流。

　　各种不同用途

　　如果收发器的睡眠时间占百分之99.75，当它被唤醒来做任何有用的事时，它必须非常努力地工作。超低功耗收发器是这样做到这点的：它迅速地被唤醒，发送很短但带宽相对较宽的“脉冲”数据(高达1或2 mbps)，然后立即回到低耗能的睡眠状态。

　　正如我们看到的，因为它们消耗的功率属于中等程度，超低功耗射频收发器不能用于占空比高的应用系统，所以，不直接与wi-fi和经典蓝牙竞争。不过，超低功耗运作的确打开了一个宽阔的新的应用领域，这是其他无线技术做不到的。

　　这些用途的多样化是不寻常的。超低功耗无线技术已经进入了体育、保健、娱乐、个人电脑外围设备、遥控器、游戏、移动电话配件、家庭自动化和工业控制领域，而且在未来几年将会蔓延到许多其他领域。

　　这些应用系统有一个共同点，这就用到了超低功耗无线技术的优势。它们是建立在使用小型电池、小巧紧凑的传感器和外围设备的基础之上。这些设备发送少量的数据(通常是几位)，而且不经常发送(每隔几秒钟或者每秒最多几次)。尽管有这个共同点，它有各种不同用途，例如用于电脑的无线外围设备(例如无线鼠标器)，自行车码表和相关的性能传感器(例如速度和距离监测器)，射频遥控器，医疗传感器(例如心率监测器)，它们需要非常不同的工程凯发一触即发的解决方案。

　　简单地说，无线连接需要一个射频系统(收发器)、协议(软件代码或“栈”，它控制射频系统如何进行通信)，还需要一个应用处理器(它有自己的代码，监督的具体应用系统，例如，心率监测器)。但是，这些东西如何实施，会影响无线系统的效率、尺寸和成本。

　　为了说明这一点，我们来看看两个例子：一个是无线鼠标器，一个自行车码表，它们使用不同的方法。

　　无线鼠标器是比较简单(但肯定不是无足轻重)、大量使用的超低功耗射频应用系统。无线鼠标器制造商需要一个紧凑、高效率、价钱便宜的连接凯发一触即发的解决方案。换句话说，他们希望他们的无线鼠标器的造型优美，电池的使用寿命很长，零售价格要广大消费者能够承受得起。

　　用于鼠标器的最佳选择是系统芯片(soc)，其中包含射频系统、工厂提供的协议和应用处理器，都在一块硅片上。由于它的用量很大，抵消了开发系统芯片的较高非经常性工程(nre)费用。此外，厂商可以优化硬件和软件的性能，以满足目标应用的需要。

　　对于客户(鼠标器生产商)来说，主要优点是，他们在开发时不必选择和购买外部处理器(以及相应的开发工具)，然后生成代码来运行应用程序，不用在这些方面再花时间和金钱。收发器供应商已经做了soc的部分设计工作。(不过，如果需要的话，客户仍然可以使用收发器供应商提供的开发和评估工具，来开发自己的协议。)

　　例如，半导体向台式电脑外设市场提供nrf24le1系统芯片。这个nrf24le1包含的nrf24l01 2.4ghz超低功耗收发器，gazell软件协议栈(存放在闪存或一次性可编程(otp)存储器中)以及一个增强型8位微控制器。这种单片器件的尺寸只有5×5毫米，可以用它设计最小的无线鼠标器。

　　nrf24lu1 是另一种系统芯片，其中集成了nordic的nrf24l01 收发器、与usb 2.0兼容的器件控制器、闪存(或otp存储器)、8位微控制器，把它插入“主机”电脑的usb端口，就完成了无线连接。利用nrf24lu1 ，pc外设制造商可以制造很小的usb适配器，它几乎没有伸到主机上usb端口之外。