浅谈：无线嵌入式控制技术

　　相较于当红的无线网络，嵌入式系统也是这些年来不败的焦点。那么，强强结合，会有什么样的未来呢？对于嵌入式，给我们的印象是微型的，智能的，对于无线网络给我的印象又是快捷的，自由的。那么它们的联手就是本文的讨论重点——无线嵌入式控制技术。

　　嵌入式系统，embedded system，是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。

　　ZigBEE ANT、ZWave、INSTEON、Wavenis和WirelessHART共同分享了无线嵌入式控制市场，但是他们之间并没有真正的赢家。本文试图从各个角度来阐释这种现象背后的种种原因。

　　ZigBee规范在刚刚过去的2007年12月推出了第三版本。自从2004年以来，ZigBee在经历了漫长的过程之后，变得更加成熟、定义更加规范，也更有针对性。具有里程碑意义的第三版本不但为我们反映了ZigBee标准目前的情况，同时也反映了整个无线嵌入式控制技术（WiEC）的进展情况。

　　在过去的几年中，无线嵌入式控制技术（WiEC）的推动者们已经无数次的向设计工程师们描述了其美好愿景，但是有一个问题，我们仍然不得不问：我们真的理解嵌入式无线技术吗?

　　首先，应该给出无线嵌入式控制技术（WiEC）的合理定义。在收发器层，无线嵌入式控制技术通常指的范围在是10米到50米之间的低功率无线电波，数据速率在4Mbps以下，运行在任何工业、科学和医疗（ISM）频段。

　　无线嵌入式控制技术（WiEC）利用网络协议来控制无线节点之间的通信。网络的拓扑结构通常有两台机器之间（M2M）进行通信的简单的点对点拓扑，无线传感器网络（WSN）的星型拓扑，以及mesh拓扑。在所有这些拓扑结构中，节点之间都可以进行通信。

　　任何沉浸在嵌入式技术多年的设计工程师都会对无线嵌入式控制技术的推动者们所描述的美好愿景历历在目。

　　这些愿景会不断发生变化，但是，无一例外的，推动者们都使用了以下一些关键词来对无线嵌入式控制技术进行描述：低功率、低成本、高可靠性、高安全性、易于设计和易于使用。

　　伴随着技术上的美好愿景随之而来的是对投资回报率的大胆展望生产商在短短数年内就可以卖掉上亿件产品，消费者逐渐意识到无线嵌入式控制技术所带来的效率的提高和成本的降低，整个世界被被这些小型低功率收发器所覆盖，它们将所有东西都连接在了一起。

　　炒作背后的真相

　　然而，不幸的是，在炒作多年之后，仍然没有一种单一的无线技术能够同时满足上述那些美好的愿景。在实际的工程中，我们看到的往往是折衷方案。

　　怎么可能会有一种技术能够适合同时控制家里的电灯和控制工厂的安全阀呢?而一些无线嵌入式控制技术的推动者们的确向我们描述过这种美好的愿景。

　　然而，在幻灯片陈述完这些美好的愿景之后开始的实际硬件操作时，却出现了许多意想不到的情况。或许是推动者们夸大其词了，或许是芯片和协议栈厂商太逊色了。或许，工程师们根本就不应该相信一种技术就可以解决所有问题这种鬼话。

　　有几个原因可以解释为什么这些愿景会失败（尽管有一些确实实现了）。首先就是，有一些指定的性能目标从根本上就与其它一些相对立，这为工程上带来了不可逾越的挑战。比如，低成本与高可靠性。

　　工程上实现低成本需要一整套方法来减少花费。首先，必须减小硅片的大小，这就需要在收发器架构（比如开环与闭环调制，后者能提供更高的可靠性，但是需要极大的增加尺寸的大小）上进行折衷。

　　接下来，网络协议栈的大小需要裁减，以最小化运行RF收发器的处理器所需的代码空间的数量。而减小网络协议栈就意味着一些智能化功能（如完整的点到点路由和网络自愈合能力）将不复存在。需要这些功能吗?那你必须在硅片上花费更大的代价。