Embedded WiFi

Lima & Rambutan, zwei Früchte mit wichtigen Vitaminen

06.03.17 | Autor / Redakteur: André Ehlert * / Margit Kuther

Lima und Rambutan: Früchte mit wichtigen Vitaminen
Lima und Rambutan: Früchte mit wichtigen Vitaminen (Bild: © dulsita/Fotolia.com; khumthong/Fotolia.com)

Embedded-WiFi-Module bieten den Vorteil, dass neben WiFi auch ein Applikationsprozessor und ein Hauptspeicher integriert sind, so dass keine zusätzliche Intelligenz extern benötigt wird.

Embedded-WiFi-Module bieten zusätzlich zum integrierten WiFi, Prozessor und Speicher den Vorteil, dass sie während der Produktion kalibriert werden können und zahlreiche Vorzertifizierungen besitzen.

Neben der meist mehrjährigen Entwicklungszeit kann der Anwender auch Kosten bei der Zertifizierung, Produktion und RBOM (Rest of Bill of Materials) einsparen.

8DEVICES hat sich als autorisierter Design-Partner von QUALCOMM ATHEROS auf die Entwicklung und Fertigung von Embedded-WiFi-Modulen spezialisiert. Mit der Einführung von Carambola-2 im Jahre 2014 hatte 8DEVICES genau den Nerv der Zeit getroffen. Das auf dem AR9331 basierende Modul erfüllt zahlreiche Anforderungen (802.11/b/g/n, 24 K MIPS@400MHz, 16 MB Flash/64 MB RAM, Ethernet, USB, etc.), ist einfach zu integrieren und wird durch die Linux/ OpenWRT Communities bestens unterstützt. Mit der Einführung der neuen Module Lima (Bild 1) und Rambutan (Bild 2) möchte 8DEVICES an diese Erfolgsgeschichte anknüpfen. Beide Module sind technisch und funktionell voll ausgereift und bieten u.a. mehr Rechenperformance und höhere Datenraten.

Lima, Modul für IoT-Anwendungen

Lima basiert auf dem QUALCOMM-ATHEROS-IoT-SoC QCA4531. Dieser SoC (System on Chip) ist dem AR9331 vom Carambola-2 sehr ähnlich, wurde jedoch im Hinblick auf IoT-Anwendungen (Gateways, Hubs, usw.) um Low-Power-Modi erweitert und unterstützt zudem MIMO 2x2, wodurch die Datenrate bei einer 802.11n/HT40-Anwendung gegenüber dem AR9331 auf 300 Mbps (TCP/IP Nettodatenrate ~ 190 Mbps ) verdoppelt wird. Um diesem Datendurchsatz gerecht zu werden, wurde die Taktrate des MIPS-24Kc-Prozessors von 400 auf 650 MHz erhöht. An Schnittstellen verfügt Lima wie Carambola-2 über GPIOs, seriellen Schnittstellen, 2 x Ethernet (100 Mbps) und 1 x USB 2.0. Allerdings mussten I2S, SLIC und SPDIF einer PCIe-RC-Schnittstelle weichen. Bei geringen Datenraten können diese Schnittstellen problemlos durch Software emuliert werden. Der Formfaktor wurde gegenüber Carambola-2 von 28 mm x 38 mm auf 25 mm x 35 mm minimiert. Allerdings mussten zugunsten einer besseren RF-Performance sechs SMD-Blockkondensatoren auf die Modulrückseite ausweichen. Lima ist im kommerziellen und industriellen Temperaturbereich verfügbar, Carambola-2 wird nur im kommerziellen Temperaturbereich angeboten.

Fazit: Lima bietet gegenüber Carambola-2 mehr Rechenleistung, dank MIMO 2 x 2 eine höhere Datenrate, einen industriellen Temperaturbereich, eine PCIe-Schnittstelle und einen etwas kleineren Formfaktor. Beide Module teilen sich jedoch folgende Eigenschaften: MIPS-CPU, gleiche Speicherkonfiguration, 2 x Ethernet, 1 x USB Schnittstellen und 802,11 b/g/n (Single Band).

Carambola-2 kann aber mit zusätzlichen Audioschnittstellen punkten und ist nur einseitig bestückt. Es ist daher nicht immer zweckmäßig, von Carambola-2 auf Lima zu migrieren. Lima soll Carambola-2 als Produkt auch nicht ersetzen sondern vielmehr ergänzen.

Rambutan, die Lösung für ein WiFi Dual Band

Wem die Performance von Lima oder Carambola-2 nicht ausreicht oder wer eine WiFi-Dual-Band-Lösung sucht, dürfte sich für Rambutan (Bild 2) interessieren. Neben dem wesentlich höheren Memory Footprint von 128 MB NAND Flash und 128 MB DDR2 RAM bietet Rambutan mit einer MIPS-74Kc-Architektur@720 MHz auch mehr Rechenleistung an.

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal zu Lima und Carambola-2 ergibt sich durch die SGMII-Schnittstelle, die es dem Anwender erlaubt, das Modul extern um einen Gigabit Ethernet PYH zu erweitern. Neben einer Ethernet-100-Mbps-Schnittstelle steht somit eine GB-Ethernet-Anbindung zur Verfügung. Hierzu gesellen sich noch eine PCIe-RC- und zwei USB-2.0-Schnittstellen. Die Antennenkonfiguration MIMO 2x2 kann für beide Frequenzbänder (2,4 GHz und 5 GHz) genutzt werden.

Allerdings kann im Dual-Band-Betrieb nur ein Frequenzband (2,4 GHz oder 5 GHz) zu einem Zeitpunkt bedient werden, so dass beide Bänder nur im Zeitmultiplex-Verfahren genutzt werden können. Auch bei Rambutan muss auf der Leiterplatte eine Aussparung vorgesehen werden, die aber auf Grund des komplexeren Designs mit rund 24 mm x 22 mm wesentlich größer ausfällt als bei Lima (5 mm x 3 mm). Ursprünglich war Rambutan nur in einer Ausführung mit dem SoC QCA9557 vorgesehen. Da dieser Baustein von Seiten QUALCOMM ATHEROS jedoch nur im kommerziellen Temperaturbereich angeboten wird, wurde eine zweite Ausführung basierend auf dem QCA9550 entwickelt, die auch den industriellen Temperaturbereich abdeckt.

Beide Bausteine sind funktionell und physikalisch nahezu identisch. Jedoch bietet der QCA9550 neben dem erweiterten Temperaturbereich auch WiFi-Enterprise-Funktionen. Der QCA9550 dürfte daher nicht nur für industrielle Anwendungen interessant erscheinen. Natürlich stehen dem Anwender bei Lima und Rambutan weiterhin OpenWrt zur Verfügung, welches neben dem Linux-Kernel auch ein Read/Write-Dateisystem und viele Softwarepakete der Open Source Community bietet. Unter anderem findet der Anwender auch VPN, VoIP, Firewall und eine Web-Oberfläche. Für beide Module sind Development Kits sowie Samples bei CODICO verfügbar.

* André Ehlert ist Product Line Manager bei CODICO

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