ANT/ANT +协议在低功耗无线设计中的应用

对于低功耗无线传感器设计，基于标准的协议提供了优于专有方法的独特优势，可在互通节点网络内提供灵活性和兼容性。虽然基于蓝牙低功耗（BLE）标准的设计解决方案不断涌现，但ANT解决方案已在许多基于个人局域网（PAN）的低数据速率应用领域中普及。在支持基于PAN的产品中的ANT/ANT +功能时，工程师可以利用ANT Wireless和Panasonic等公司的插入式模块解决方案和IC。

ANT是一种无线系统架构，结合了2.4 GHz ISM频段无线网络协议和嵌入式系统解决方案（请参阅ANT协议基础产品培训模块）。虽然ANT提供基本功能，但ANT +托管网络协议支持ANT系统节点之间的互操作性。特别适用于无线传感器网络，ANT设计需要最少的存储器用于堆栈，并且可以在纽扣电池上运行多年，以用于典型的低数据速率应用。

ANT/ANT +广泛用于运动，健身，健康和家庭健康中的PAN应用。实际上，针对特定应用领域定制的ANT版本可以在非常紧凑的设计配置中运行。例如，专为心率监测器设计的ANT代码仅需要2k内存。然而，ANT/ANT +在创建互通ANT节点网络方面提供了高度灵活性，同时保持了串扰抗扰性和可靠通信。

ANT系统基于ANT Wireless独家创建和认证的固件。为了支持ANT，半导体制造商依靠ANT Wireless开发优化的堆栈，通常托管在模块化实现或片上固件中。使用单一来源的ANT堆栈可确保兼容性，并允许开发人员专注于他们在系统设计中的ANT特定应用（图1）。

图1：ANT Wireless实现并认证ANT协议的较低层，因此创建ANT/ANT +设计的工程师只需关注上层应用层。 （由ANT Wireless提供。）

ANT Wireless提供嵌入式ANT协议的模块和IC，旨在加速ANT/ANT +应用的开发。 ANT无线ANTAP281M4IB和ANTAP281M5IB模块均提供8个ANT通道，并采用20 x 20 mm封装的集成F天线和32.768 kHz晶体振荡器。 ANTAP281M4IB可以表面贴装，而ANTAP281M5IB则提供连接器。 ANT Wireless已对模块进行认证，以符合涵盖北美，欧洲，日本和澳大利亚的全球无线电法规。

基于Nordic Semiconductor nRF24AP2 RF IC，这些模块具有-85 dBm的接收灵敏度，可提供4 dBm的最大输出功率。这些模块在深度睡眠模式下消耗0.5μA，在空闲模式下消耗2.0μA（带有无效通道），同时仅需要15 mA有源发送电流（0 dBm）和17 mA有源接收器电流。

每个模块为ANTAP281M4IB表面贴装模块或ANTAP281M5IB模块的20针Molex接头提供简单的17引脚分配。工程师可以将模块直接连接到应用处理器，例如Texas Instruments MSP430F1232 MCU（图2）。

图2：工程师可以简单地将ANT无线ANTAP281M4IB和ANTAP281M5IB模块连接到主机MCU，例如TI MSP430系列MCU，以创建功能齐全的ANT/ANT +设计。 （由ANT Wireless提供。）

ANT Wireless还提供基于TI MSP430f22x2/4 MCU和Nordic nRF24L01 RF IC的ANT11TS33M4IB模块。该模块支持8个ANT通道，提供类似的操作特性，但也包括ANT无线‘SensRcore™操作模式。 ANT Wireless SensRcore是一个开发平台，允许工程师在不使用外部MCU的情况下对ANT11TS33M4IB模块进行编程，使用脚本来控制操作而不是开发固件。这提供了更紧凑设计的更快速开发。在此模式下，通道配置参数存储在非易失性存储器中，并在上电时启用。使用SensRcore模式，工程师可以开发直接连接到传感器的无线传感器，并以独立方式运行（图3）。

图3：ANT无线SensRcore使工程师无需外部MCU即可构建ANT/ANT +系统，无需开发固件。工程师不是编写传统代码，而是编写脚本来配置独立的SensRcode模式设计，例如此处所示的压力传感器无线节点。 （由ANT Wireless提供。）工程师也可以求助于松下的ANT/ANT +解决方案。 Panasonic PAN1327/1317系列射频模块支持ANT协议和双模蓝牙连接。 PAN1327包括一个9毫米宽x 9.5毫米长x 1.8毫米高的封装天线，而PAN1317则采用6.5 x 9 x 1.7毫米封装，是该系列的天线版本。

在运行中，模块提供-93 dBm接收器灵敏度和10 dBm输出功率，在超低功耗扫描模式下仅需135μA。 PAN1327/1317模块基于TI CC2567 RF IC（开发套件），可与TI的超低功耗MSP430 MCU轻松集成（图4）。

图4：松下PAN1327模块结合了无线处理器，晶体，滤波器，天线和相关组件，提供了一个简单的ANT/ANT +解决方案，需要简单的接口与主机MCU。 （由Panasonic提供。）

工程师还可以基于TI CC2571 RF IC构建自己的ANT/ANT +设计。 CC2571支持8个ANT通道，旨在通过UART或SPI接口与TI MSP430系列等主机MCU轻松集成。由于ANT协议的较低层内置于IC中（请参见图1），因此主机MCU内存要求极低。

CC2571具有-86 dBm的接收灵敏度，可实现向单端50Ω负载提供4 dBm的最大输出功率。该器件支持多种串行接口模式，包括异步，字节同步和位同步，可通过外部配置引脚选择。

结论

ANT/ANT +协议在许多无线应用中具有灵活性和低功耗的优势。可用的模块和IC实现了构建高效设计所需的经认证的ANT堆栈。使用这些模块和IC，工程师可以更轻松地构建高度灵活，低功耗的无线解决方案，能够利用ANT/ANT +协议的优势，实现无线传感器等低数据速率应用。