LTC5800-WHM SmartMesh WirelessHARTノード ワイヤレス・モート ネットワークの特長 n n n n 概要 自己修復メッシュ・ネットワークを形成するための完全な 無線トランシーバ、組み込みプロセッサ、 およびネットワーク・ソフトウェア WirelessHART (IEC62591) 標準規格に準拠 SmartMesh® ネットワークが実装する機能: n ネットワーク規模の時間同期式スケジューリング n 送信周波数ホッピング n 空間的冗長性のあるトポロジー n ネットワーク規模の信頼性と電力の最適化 n NIST 認証済みのセキュリティ SmartMeshネットワークが実現する性能: n 産業用アプリケーションでよくある最も厳しい動的な RF 環境で99.999% 超のネットワーク信頼性を実現 n ルーティング・ノードの電流が 50µA 未満 LTC5800-WHM の特長 n 業界最高レベルの低消費電力無線技術 パケット受信時:4.5mA n 0dBmでの送信時:5.4mA n 8dBmでの送信時:9.7mA RFモジュール認証取得 PCBモジュール・バージョンを 供給可能 (LTP ™ 5901/LTP5902-WHM) 2.4GHz、IEEE 802.15.4システムオンチップ 72ピン10mm×10mm QFN パッケージ n n n n SmartMesh WirelessHARTワイヤレス・センサ・ネットワークは、 モートと呼ばれるワイヤレス・ノードから構築された自己管理 式の低消費電力ネットワークです。LTC®5800-WHMは、IEEE 802.15.4システムオンチップ (SoC) ソリューションのEterna®* ファミリにおけるWirelessHART Mote-on-Chip™ ICで、Dust Networks® 社による集積度の高い低消費電力無線設計ととも に、Dust 社の組み込みSmartMesh WirelessHARTネットワー ク・ソフトウェアが動作するARM Cortex-M3 32ビット・マイク ロプロセッサを特長としています。 LTC5800-WHM SoCは、パワーアンプ (PA) とトランシーバを 内蔵しているので、完全なワイヤレス・ノードを構築するのに 必要なのは、電源のデカップリング、水晶発振器、整合回路付 きのアンテナだけです。 Dust 社の時間同期 WirelessHARTネットワークでは、ネット ワーク内のすべてのモートがデータのルーティング、送信、ま たは終了処理を実行しながら、バッテリ電源で何年も動作で きます。LTC5800-WHMに付属のSmartMesh WirelessHART ソフトウェアは、 テストと検証が完全に行われており、 ソフトウェ アのアプリケーション・プログラミング・インタフェースを介して 簡単に設定できます。 SmartMesh WirelessHARTモートは信頼性の実績がある柔 軟性の高いネットワークを実現し、組み込みが容易なプラット フォームで低消費電力性能を示します。 L、LT、LTC、LTM、Linear Technology、Linearのロゴ、Dust、Dust Networks、SmartMeshおよび Eternaはリニアテクノロジー社の登録商標です。LTP、Dust Networksのロゴ、および Mote-onChipはリニアテクノロジー社の商標です。その他すべての商標の所有権は、それぞれの所有 者に帰属します。7375594、7420980、7529217、7791419、7881239、7898322、8222965を含む 米国特許によって保護されています。* EternaはDust Networksの低消費電力無線 SoCアーキ テクチャです。 標準的応用例 20MHz EXPANDED VIEW MANAGER LTC5800-WHM ANTENNA LTP5903-WHR ANTENNA IN+ LTC2379-18 SPI SENSOR µCONTROLLER UART ETHERNET UART IN– HOST APPLICATION MOTE 32kHz 5800WHM TA01 5800whmf 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM 1 LTC5800-WHM 目次 ネットワークの特長 ....................................................1 LTC5800-WHMの特長 ..................................................1 標準的応用例 ...........................................................1 概要........................................................................1 SmartMeshネットワークの概要 ......................................3 絶対最大定格............................................................4 発注情報..................................................................4 ピン配置 ..................................................................4 推奨動作条件............................................................5 DC特性 ....................................................................5 無線規格..................................................................5 無線レシーバ特性 ......................................................6 無線トランスミッタ特性 ...............................................6 デジタルI/O特性 .........................................................7 温度センサ特性 .........................................................7 アナログ入力チェーン特性 ...........................................7 システム特性 .............................................................8 UARTのAC特性 ..........................................................8 TIMEnのAC特性........................................................ 10 Radio_InhibitのAC特性 ............................................... 10 フラッシュのAC特性 .................................................. 11 フラッシュSPIスレーブのAC特性................................... 11 電気的特性............................................................. 12 標準的性能特性....................................................... 13 ピン機能 ................................................................ 17 動作...................................................................... 22 電源 ........................................................................................22 電源モニタとリセット .............................................................23 高精度のタイミング ...............................................................23 アプリケーションの時間同期 ................................................23 時間基準 ................................................................................23 無線 ........................................................................................24 UART .......................................................................................24 自律MAC .................................................................................25 セキュリティ............................................................................25 温度センサ..............................................................................26 無線禁止 ................................................................................26 フラッシュのプログラミング ..................................................26 フラッシュのデータ保持 ........................................................26 状態図 ....................................................................................26 アプリケーション情報 ............................................... 29 法規制と標準規格の順守 .....................................................29 半田付け情報 .........................................................................29 関連資料................................................................ 30 パッケージ ............................................................. 31 標準的応用例.......................................................... 32 関連製品................................................................ 32 5800whmf 2 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM LTC5800-WHM SmartMeshネットワークの概要 SmartMeshネットワークは、データを収集して中継する自己 形成型マルチホップ・メッシュ・ノード (モートと呼ばれるもの) と、ネットワークの性能およびセキュリティをモニタして管理 し、ホスト・アプリケーションとデータを交換するネットワーク・ マネージャで構成されます。 SmartMeshネットワークは、Dust Networksが開発したタイムス ロット・チャネル・ホッピング (TSCH) リンク層を使用して通信し ます。TSCHネットワークでは、ネットワーク内のすべてのモー トが 1ミリ秒以内に同期しています。ネットワーク内の時間は複 数のタイムスロットに編成されるので、衝突のないパケット交換 と送信毎のチャネル・ホッピングが可能になります。SmartMesh ネットワークでは、すべてのデバイスに1つ以上の親(上位ノー ド)があり (たとえば、モート3には親としてモート1およびモー ト2があり)、干渉、物理的妨害、またはマルチパスフェージン グに起因する通信の遮断を回避するための冗長経路を実現し ます。ある経路でパケット伝送が失敗した場合は、次の再伝送 を別の経路および別のRFチャネルで試行できます。 ネットワーク・マネージャがその内蔵アクセス・ポイント (AP) 無線部に指示してアドバタイズメントの送信を開始すると、 ネットワークが形成され始めます。アドバタイズメントとは、デ バイスがネットワークに同期して参加を要求できるようにす る情報が入っているパケットのことです。このメッセージ交換 は、マネージャまたはアプリケーションとモートの間の暗号化 通信を確立するセキュリティ・ハンドシェイクの一部です。モー トはネットワークに参加すると、パケットのアクノリッジを受け 取ったときの時間補正によって同期を維持します。 トを使用してネットワークを絶えず最適化し、最も厳しいRF 環境でも99.999%を超えるデータ信頼性を維持します。 TSCHを使用すると、SmartMeshデバイスを予定される通信の 間にスリープ状態にすることができるので、この状態では電力 をほとんど消費せずに済みます。モートがアクティブ状態にな るのは、モートによる送信または受信を予定しているタイムス ロット内に限られるので、通常はデューティ・サイクルが 1% 未 満になります。 ネットワーク・マネージャ内の最適化ソフトウェア により、このスケジュールは自動的に調整されます。低消費電 力の無線システムであるEternaと組み合わせると、SmartMesh ネットワーク内のすべてのモートは、ルーティングが混雑した モートであっても、数年間はバッテリで動作を継続できます。 デフォルトでは、ネットワーク内のすべてのモートは他のモート からのトラフィックのルーティングが可能なので、別個のルータ と非ルーティング・エンド・ノードという複雑な構造を回避する ことにより設置を簡素化しています。モートを非ルーティング・ ノードとして構成し、その特定のモートの消費電力をさらに低 減して、多種多様なネットワーク・トポロジーに対応できます。 ALL NODES ARE ROUTERS. THEY CAN TRANSMIT AND RECEIVE. THIS NEW NODE CAN JOIN ANYWHERE BECAUSE ALL NODES CAN ROUTE. HOST APPLICATION SNO 02 NETWORK MANAGER AP Mote 1 Mote 2 Mote 3 SNO 01 進行中のディスカバリ処理により、RFの状態が変化するのに 応じてネットワークが新しい経路を絶えず検出します。さらに、 ネットワーク内の各モート性能の統計情報(例:使用した経路 の品質や潜在的経路のリスト) を追跡し、その情報を健全性 レポートと呼ばれるパケットでネットワーク・マネージャに定 期的に送信します。ネットワーク・マネージャは健全性レポー SmartMeshモートとネットワーク・マネージャの中核をなすの は、Eterna IEEE 802.15.4eシステムオンチップ (SoC)であり、 Dust Networks 社の集積度の高い低消費電力無線設計に加 えて、SmartMeshネットワーク・ソフトウェアが動作するARM Cortex-M3 32ビット・マイクロプロセッサを特長としています。 SmartMeshネットワーク・ソフトウェアは完全にコンパイルされ た状態で付属していますが、豊富な一連のアプリケーション・ プログラミング・インタフェース (API) を介して構成可能です。 これらのAPIにより、ホスト・アプリケーションがネットワーク と対話して (たとえば、情報をデバイスに転送して)、1つ以上 のモートのデータ発行レートを設定したり、ネットワークの状 態や性能測定基準をモニタすることができます。データの発 行は均一でもデバイスごとに異なってもかまいません。モート による発行頻度は、必要に応じて低頻度にするか 1 秒に1 回 より頻繁にすることができます。 5800whmf 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM 3 LTC5800-WHM ピン配置 (Note 1) VSUPPLYでの電源電圧 ................................................... 3.76V AI_0/AI_1/AI_2/AI_3 入力での入力電圧 .......................... 1.80V すべてのデジタル I/Oピンでの 電圧...................................................–0.3V ~ VSUPPLY+0.3V 入力RFレベル................................................................. 10dBm 保存温度範囲(Note 3)..................................... –55°C ~ 125°C 接合部温度(Note 3)........................................................125°C 動作温度範囲 LTC5800I ......................................................... –40°C ~ 85°C TOP VIEW RADIO_INHIBIT / GPIO15 1 CAP_PA_1P 2 CAP_PA_1M 3 CAP_PA_2M 4 CAP_PA_2P 5 CAP_PA_3P 6 CAP_PA_3M 7 CAP_PA_4M 8 CAP_PA_4P 9 VDDPA 10 LNA_EN / GPIO17 11 RADIO_TX / GPIO18 12 RADIO_TXn / GPIO19 13 ANTENNA 14 AI_0 15 AI_1 16 AI_3 17 AI_2 18 54 VPP 53 SPIS_SSn / SDA 52 SPIS_SCK / SCL 51 SPIS_MOSI / GPIO26 / UARTC1_RX 50 SPIS_MISO / 1_WIRE / UARTC1_TX 49 PWM0 / GPIO16 48 DP1 (GPIO20) / TIMER16_IN 47 SPIM_SS_0n / GPIO12 46 SPIM_SS_1n / GPIO13 45 IPCS_SSn / GPIO3 44 IPCS_SCK / GPIO4 43 SPIM_SCK / GPIO9 42 IPCS_MOSI / GPIO5 41 SPIM_MOSI / GPIO10 40 IPCS_MISO / GPIO6 39 SPIM_MISO / GPIO11 38 UARTCO_RX 37 UARTCO_TX EXPOSED PAD (GND) OSC_32K_XOUT 19 OSC_32K_XIN 20 VBGAP 21 RESETn 22 TDI 23 TDO 24 TMS 25 TCK 26 DP4 (GPIO23) 27 OSC_20M_XIN 28 OSC_20M_XOUT 29 VDDA 30 VCORE 31 VOSC 32 DP3 (GPIO22) / TIMER8_IN 33 DP2 (GPIO21) / LPTIMER_IN 34 SLEEPn / GPIO14 35 DP0 (GPIO0) / SPIM_SS_2n 36 注意 :このデバイスは、静電放電(ESD) の影響を受けやすい。 LTC5800-WHMを取り扱う場合は、適切なESD 予防策に従 うことが非常に重要です。 イタリック体で表示しているピン機能は、現時点ではソフトウェア でサポートされていません。 72 TIMEn / GPIO1 71 UART_TX 70 UART_TX_CTSn 69 UART_TX-RTSn 68 UART_RX 67 UART_RX_CTSn 66 UART_RX_RTSn 65 VSUPPLY 64 CAP_PRIME_1P 63 CAP_PRIME_1M 62 CAP_PRIME_2M 61 CAP_PRIME_2P 60 CAP_PRIME_3P 59 CAP_PRIME_3M 58 CAP_PRIME_4M 57 CAP_PRIME_4P 56 VPRIME 55 FLASH_P_ENn / GPIO2 絶対最大定格 WR PACKAGE 72-LEAD PLASTIC QFN TJMAX = 125°C, θJCtop = 0.2°C/W, θJCbottom = 0.6°C/W EXPOSED PAD IS GND, MUST BE SOLDERED TO PCB 発注情報 無鉛仕上げ 製品マーキング * LTC5800IWR-WHMA#PBF LTC5800WR-WHMA パッケージ 72-Lead (10mm × 10mm × 0.85mm) Plastic QFN 温度範囲 –40°C to 85°C さらに広い動作温度範囲で規定されるデバイスについては、弊社または弊社代理店にお問い合わせください。* 温度グレードは出荷時のコンテナのラベルで識別されます。 無鉛仕上げの製品マーキングの詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/leadfree/をご覧ください。 この製品はトレイでのみ供給されます。詳細については、http://www.linear-tech.co.jp/packaging/をご覧ください。 5800whmf 4 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM LTC5800-WHM 推奨動作条件 l は全動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外はTA =25 Cでの値。注記がない限り、 VSUPPLY=3.6V。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS VSUPPLY MIN Supply Voltage Including Noise and Load Regulation l Supply Noise Requires Recommended RLC Filter, 50Hz to 2MHz l Operating Relative Humidity Non-condensing l l Temperature Ramp Rate While Operating in Network DC 特性 TYP 2.1 MAX UNITS 3.76 V 250 mV 10 90 % RH -8 +8 °C/min l は全動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VSUPPLY = 3.6V。 OPERATION/STATE CONDITIONS Reset After Power-on Reset 1.2 µA Power-on Reset During Power-on Reset, Maximum 750µs + VSUPPLY Rise Time from 1V to 1.9V 12 mA Doze RAM On, ARM Cortex-M3, Flash, Radio, and Peripherals Off, All Data and State Retained, 32.768kHz Reference Active 1.2 µA Deep Sleep RAM On, ARM Cortex-M3, Flash, Radio, and Peripherals Off, All Data and State Retained, 32.768kHz Reference Inactive 0.8 µA In-Circuit Programming RESETn and FLASH_P_ENn Asserted, IPCS_SCK at 8MHz 20 mA Peak Operating Current +8dBm +0dBm System Operating at 14.7MHz, Radio Transmitting, During Flash Write.Maximum duration 4.33 ms. 30 26 mA mA Active ARM Cortex M3, RAM and Flash Operating, Radio and All Other Peripherals Off.Clock Frequency of CPU and Peripherals Set to 7.3728MHz, VCORE = 1.2V 1.3 mA Flash Write Single Bank Flash Write 3.7 mA Flash Erase Single Bank Page or Mass Erase 2.5 mA Radio Tx +0dBm +8dBm Current With Autonomous MAC Managing Radio Operation, CPU Inactive.Clock Frequency of CPU and Peripherals Set to 7.3728MHz. 5.4 9.7 mA mA Radio Rx Current With Autonomous MAC Managing Radio Operation, CPU Inactive.Clock Frequency of CPU and Peripherals Set to 7.3728MHz. 4.5 mA 無線規格 MIN TYP MAX UNITS l は全動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VSUPPLY = 3.6V。 PARAMETER CONDITIONS MIN TYP 2.4000 MAX 2.4835 UNITS GHz Frequency Band l Number of Channels l 15 Channel Separation l 5 MHz l 2405 + 5•(k-11) MHz l 250 kbps Channel Center Frequency Where k = 11 to 25, as Defined by IEEE.802.4.15 Raw Data Rate Antenna Pin ESD Protection HBM Per JEDEC JESD22-A114F Range (Note 4) Indoor Outdoor Free Space 25°C, 50% RH, +2dBi Omni-Directional Antenna, Antenna 2m Above Ground ±1000 V 100 300 1200 m m m 5800whmf 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM 5 LTC5800-WHM 無線レシーバ特性 l は全動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外はTA =25 Cでの値。注記がない限り、 VSUPPLY=3.6V。 PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS Receiver Sensitivity Packet Error Rate (PER) = 1% (Note 5) -93 dBm Receiver Sensitivity PER = 50% -95 dBm Saturation Maximum Input Level the Receiver Will Properly Receive Packets 0 dBm Adjacent Channel Rejection (High Side) Desired Signal at -82dBm, Adjacent Modulated Channel 5MHz Above the Desired Signal, PER = 1% (Note 5) 22 dBc Adjacent Channel Rejection (Low Side) Desired Signal at –82dBm, Adjacent Modulated Channel 5MHz Below the Desired Signal, PER = 1% (Note 5) 19 dBc Alternate Channel Rejection (High Side) Desired Signal at –82dBm, Alternate Modulated Channel 10MHz Above the Desired Signal, PER = 1% (Note 5) 40 dBc Alternate Channel Rejection (Low Side) Desired Signal at –82dBm, Alternate Modulated Channel 10MHz Below the Desired Signal, PER = 1% (Note 5) 36 dBc Second Alternate Channel Rejection Desired Signal at –82dBm, Second Alternate Modulated Channel Either 15MHz Above or Below, PER = 1% (Note 5) 42 dBc Co-Channel Rejection Desired Signal at –82dBm, Undesired Signal is an 802.15.4 Modulated Signal at the Same Frequency, PER = 1% -6 dBc LO Feed Through -55 dBm Frequency Error Tolerance (Note 6) ±50 ppm Symbol Error Tolerance ±50 ppm –90 to –10 dBm Received Signal Strength Indicator (RSSI) Input Range RSSI Accuracy ±6 dB RSSI Resolution 1 dB 無線トランスミッタ特性 l は全動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VSUPPLY = 3.6V。 PARAMETER CONDITIONS Output Power High Calibrated Setting Low Calibrated Setting Delivered to a 50Ω Load Spurious Emissions Conducted Measurement with a 50Ω Single-Ended Load, +8dBm Output Power.All Measurements Made with Max Hold. RF Implementation Per Eterna Reference Design 30MHz to 1000MHz 1GHz to 12.75GHz 2.4GHz ISM Upper Band Edge (Peak) 2.4GHz ISM Upper Band Edge (Average) 2.4GHz ISM Lower Band Edge Harmonic Emissions 2nd Harmonic 3rd Harmonic RBW = 120kHz, VBW = 100Hz RBW = 1MHz, VBW = 3MHz RBW = 1MHz, VBW = 3MHz RBW = 1MHz, VBW = 10Hz RBW = 100kHz, VBW = 100kHz Conducted Measurement Delivered to a 50Ω Load, Resolution Bandwidth = 1MHz, Video Bandwidth = 1MHz, RF Implementation Per Eterna Reference Design MIN TYP MAX UNITS 8 0 dBm dBm <–70 –45 –37 –49 –45 dBm dBm dBm dBm dBc -50 -45 dBm dBm 5800whmf 6 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM LTC5800-WHM デジタル I/O 特性 l は全動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VSUPPLY = 3.6V。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS (Note 7) MIN TYP MAX UNITS VIL Low Level Input Voltage VIH High Level Input Voltage (Note 8) l VOL Low Level Output Voltage Type 1, IOL(MAX) = 1.2mA l 0.4 V Low Level Output Voltage Type 2, Low Drive, IOL(MAX) = 2.2mA l 0.4 V VOH l –0.3 0.6 V VSUPPLY – 0.3 VSUPPLY + 0.3 V Low Level Output Voltage Type 2, High Drive, IOL(MAX) = 4.5mA l 0.4 V High Level Output Voltage Type 1, IOH(MAX) = –0.8mA l VSUPPLY – 0.3 VSUPPLY + 0.3 V High Level Output Voltage Type 2, Low Drive, IOH(MAX) = –1.6mA l VSUPPLY – 0.3 VSUPPLY + 0.3 V High Level Output Voltage Type 2, High Drive, IOH(MAX) = –3.2mA l VSUPPLY – 0.3 VSUPPLY + 0.3 V Input Leakage Current Input Driven to VSUPPLY or GND Pull-Up/Pull-Down Resistance 50 nA 50 kΩ 温度センサ特性 l は全動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VSUPPLY = 3.6V。 PARAMETER CONDITIONS Offset Temperature Offset Error at 25°C MIN Slope Error アナログ入力チェーン特性 注記がない限り、VSUPPLY = 3.6V。 SYMBOL DNL INL MAX UNITS °C ±0.033 °C/°C l は全動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。 PARAMETER CONDITIONS Variable Gain Amplifier Gain Gain Error DNL TYP ±0.25 TYP 1 Offset-Digital to Analog Converter (DAC) Full-Scale Resolution Differential Non-Linearity Analog to Digital Converter (ADC) Full-Scale, Signal Resolution Offset Differential Non-Linearity Integral Non-Linearity Settling Time Conversion Time Current Consumption MIN 8 2 1.80 4 Mid-Scale 1.80 1.8 1.4 10kΩ Source Impedance 40 Analog Inputs (Note 9) Load Series Input Resistance MAX 20 1 2.7 12 1 1 10 20 UNITS % V Bits mV V mV LSB LSB LSB µs µs µA pF kΩ 5800whmf 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM 7 LTC5800-WHM システム特性 l は全動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VSUPPLY = 3.6V。 SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP Doze to Active State Transition Doze to Radio Tx or Rx QCCA Charge to Sample RF Channel RSSI Charge Consumed Starting from Doze State and Completing an RSSI Measurement QMAX Largest Atomic Charge Operation Flash Erase, 21ms Max Duration RESETn Pulse Width MAX 5 µs 1.2 ms 4 µC 200 l µC µs 125 l UNITS UART の AC 特性 l は全動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。 注記がない限り、VSUPPLY = 3.6V。 (Note 13) SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS Permitted RX Baud Rate Error Both Application Programming Interface (API) and Command Line Interface (CLI) UARTs l –2 2 % Generated TX Baud Rate Error Both API and CLI UARTs l –1 1 % tRX_RTS to RX_CTS Assertion of UART_RX_RTSn to Assertion of UART_RX_CTSn, or Negation of UART_RX_RTSn to Negation of UART_RX_CTSn l 0 2 ms tCTS_R to RX Assertion of UART_RX_CTSn to Start of Byte l 0 20 ms tEOP to RX_RTS End of Packet (End of the Last Stop Bit) to Negation of UART_RX_RTSn l 0 22 ms tBEG_TX_RTS to TX_CTS Assertion of UART_TX_RTSn to Assertion of UART_TX_CTSn l 0 22 ms tEND_TX_RTS to TX_CTS Negation of UART_TX_RTSn to Negation of UART_TX_CTSn Mode 2 Only 22 ms tEND_TX_CTS to TX_RTS Negation of UART_TX_CTSn to Negation of UART_TX_RTSn Mode 4 Only tTX_CTS to TX Assertion of UART_TX_CTSn to Start of Byte l 0 2 Bit Period tEOP to TX_RTS End of Packet (End of the Last Stop Bit) to Negation of UART_TX_RTSn l 0 1 Bit Period tRX_INTERBYTE Receive Inter-Byte Delay l tTX to TX_CTS Start of Byte to Negation of UART_TX_CTSn l 2 Bit Period 100 0 ms ns 5800whmf 8 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM LTC5800-WHM UART の AC 特性 tEOP TO RX_RTS UART_RX_RTSn tRX_RTS TO RX_CTS UART_RX_CTSn tRX_CTS TO RX UART_RX tRX_RTS TO RX_CTS tRX_INTERBYTE BYTE 0 BYTE 1 tEOP TO TX_RTS UART_TX_RTSn UART_TX_CTSn tRX_RTS TO RX_CTS tTX TO TX_CTS tEND_TX_CTS TO TX_RTS tEND_TX_RTS TO TX_CTS tTX_CTS TO TX UART_TX BYTE 0 BYTE 1 5800WHM F01 図 1.API UART のタイミング 5800whmf 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM 9 LTC5800-WHM TIMEn の AC 特性 l は全動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VSUPPLY = 3.6V。 (Note 13) SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN tSTROBE TIMEn Signal Strobe Width l 125 tRESPONSE Delay from Rising Edge of TIMEn to the Start of Time Packet on API UART l 0 tTIME_HOLD Delay from End of Time Packet on API UART to Falling Edge of Subsequent TIMEn l 0 Timestamp Resolution (Note 10) l 1 µs Network-Wide Time Accuracy (Note 11) l ±5 µs tSTROBE TYP MAX UNITS µs 100 ms ns tTIME_HOLD TIMEn tRESPONSE UART_TX TIME INDICATION PAYLOAD 5800WHM F02 図 2.タイムスタンプのタイミング Radio_Inhibit の AC 特性 l は全動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VSUPPLY = 3.6V。 (Note 13) SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS tRADIO_OFF Delay from Rising Edge of RADIO_INHIBIT to Radio Disabled l 20 ms tRADIO_INHIBIT_STROBE Maximum RADIO_INHIBIT Strobe Width l 2 s tRADIO_INHIBIT_STROBE RADIO_INHIBIT tRADIO_OFF RADIO STATE ACTIVE/OFF OFF ACTIVE/OFF 5800WHM F03 図 3.RADIO_INHIBIT のタイミング 5800whmf 10 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM LTC5800-WHM フラッシュの AC 特性 l は全動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VSUPPLY = 3.6V。 (Note 13) SYMBOL PARAMETER CONDITIONS tWRITE Time to Write a 32-Bit Word (Note 12) l 21 µs tPAGE_ERASE Time to Erase a 2kB Page (Note 12) l 21 ms tMASS_ERASE Time to Erase 256kB Flash Bank (Note 12) l Data Retention MIN 25°C 85°C 105°C TYP MAX 21 100 20 8 UNITS ms Years Years Years フラッシュSPIスレーブの AC 特性 l は全動作温度範囲での規格値を意味する。それ以外は TA = 25 Cでの値。注記がない限り、VSUPPLY = 3.6V。 (Note 13) SYMBOL PARAMETER CONDITIONS tFP_EN_to_RESET Setup from Assertion of FLASH_P_ENn to Assertion of RESETn l 0 ns tFP_ENTER Delay from the Assertion RESETn to the First Falling Edge of IPCS_SSn l 125 µs tFP_EXIT Delay from the Completion of the Last Flash SPI Slave Transaction to the Negation of RESETn and FLASH_P_ENn (Note 13) l 10 µs tSSS IPCS_SSn Setup to the Leading Edge of IPCS_SCK l 15 ns tSSH IPCS_SSn Hold from Trailing Edge of IPCS_ SCK l 15 ns tCK IPCS_SCK Period l 50 ns tDIS IPCS_MOSI Data Setup l 15 ns tDIH IPCS_MOSI Data Hold l 5 ns tDOV IPCS_MISO Data Valid l 3 tOFF IPCS_MISO Data Tri-State l 0 FLASH_P_ENn RESETn MIN TYP MAX UNITS ns 30 ns tFP_EN_TO_RESET tFP_EXIT tFP_ENTER tSSS tSSH IPCS_SSn tCK IPCS_SCK tDIS tDIH IPCS_MOSI 5800WHM F04 図 4.フラッシュのプログラミング・インタフェースの タイミング 5800whmf 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM 11 LTC5800-WHM 電気的特性 Note 1:絶対最大定格に記載された値を超えるストレスはデバイスに永続的損傷を与える可 能性がある。長期にわたって絶対最大定格条件に曝すと、デバイスの信頼性と寿命に悪影響 を与える恐れがある。 Note 6:IEEE Std.802.15.4-2006では、トランスミッタが ±40ppmより優れた周波数の許容範囲 を維持することを要求している。 Note 2:ESD(静電気放電) の影響を受けやすいデバイス。ESD 保護デバイスはEternaの内部に 広範囲にわたって使用されている。ただし、高電圧の静電気放電はデバイスを損傷または劣 化させる可能性がある。ESD 取り扱いの適切な予防策を講じること。 Note 8:VIHの最大入力電圧はVSUPPLYの最大電圧規格を基準にする必要がある。 Note 3:Eternaの較正データのデータ保持に悪影響を及ぼすので、高温での長期保存は避け ること。詳細は 「フラッシュのデータ保持」 のセクションを参照。 Note 4:実際のRF 範囲は設置に固有の変数の数によって異なる。変数には、周囲温度、相対 湿度、活動状態の干渉源の存在、見通し線の遮断障害物、マルチパスフェージングを誘発す が近くに存在するかどうかを含むが、それに限 る可能性がある物体(樹木、壁面、看板など) 定されない。このため、範囲は変化する。 Note 5:IEEE Std.802.15.4-2006:Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs) http://standards.ieee. org/findstds/standard/802.15.4-2011.htmlでの規定に基づく。 Note 7:ピンごとのIO(入出力) タイプは 「ピン機能」 セクションに示す。 Note 9:A/Dコンバータのアナログ入力はコンデンサに直列接続した抵抗としてモデル化で きる。最低でも、アナログ入力を駆動する信号の信号源インピーダンスを含む回路全体をサ ンプリング期間内に¼ LSB 以内に安定化するよう設計して、A/Dコンバータの性能に適合させ る必要がある。 Note 10:時間指示の通知定義については、 『SmartMesh WirelessHART API Guide』 を参照。 Note 11:ネットワーク時間の精度は統計上の基準であり、全温度範囲で変化し、ネットワーク 内でのマネージャを基準にしたデバイスの位置およびレートを通知する。詳細な説明につい ては、 「標準的性能特性」 セクションを参照。 Note 12:書き込みまたは消去対象コードのフラッシュ・バンクからの実行は、フラッシュ動作 が完了するまで一時停止する。 Note 13:設計により保証されている。量産時にはテストされない。 5800whmf 12 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM LTC5800-WHM 標準的性能特性 ネットワーク・モートは、通常、マネージャを送信先とするトラ フィックを2つ以上の親を経由して送ります。図 5に示す電源 電流のグラフには、子孫(下位ノード) と呼ばれるパラメータ が記載されています。これらのグラフでは、子孫という用語は トラフィックで重み付けされた子孫の省略形であり、すべての ネットワーク・トラフィックが該当モートに送信されたと仮定し た場合、子孫の数と等価な活動量を指します。通常、1つの 親の子孫の数は、トラフィックで重み付けされた子孫の数より 多数(通常は2倍以上) です。 たとえば、 図6を参照すると、 モー トP1のトラフィックで重み付けされた子孫の数は0.75です。 この値を得るには、モートD1はそのパケットの半分をモート P1を経由して転送するので、トラフィックで重み付けされた子 孫の値に0.5が加算されることに注意してください。D1の残り の半分のトラフィックは別の親 (P2) を経由して転送されます。 モートD2はそのパケットの半分をモートD1を経由して (残り の半分は親 P3を経由して)転送するので、そのパケットの半 分はモートP1に転送されることが分かり、トラフィックで重み 付けされた子孫の値にさらに0.25を加算して、トラフィックで 重み付けされた子孫の合計値は0.75になります。 発行レートが高くなるにつれて向上します。 すべての同期テス トは、恒温槽の内部で1ホップのモートを使って行われまし た。したがって、ネットワーク・マネージャとこのモートの間、お よびこのモートとその子孫の間の両方の温度変化と温度差に 起因するタイミング誤差は、ネットワークを通じて伝播します。 このため、3ホップと5ホップのモートとマネージャとの同期は、 モートが室温であっても温度の傾斜に影響されました。2 C/ 分のテストでは、恒温槽の温度が –40 C ∼ 85 Cの間を24 時 間にわたってこのレートでサイクルさせました。8 C/ 分のテスト では、恒温槽の温度が 85 C ∼ 45 Cの間を8 時間にわたって 急速にサイクルし、その後 –5 C ∼ 45 Cの間を8 時間、最後に –40 C ∼ 15 Cの間を8 時間急速にサイクルしました。 MANAGER P1 P2 「アプリケーションの時間同期」 セクションで説明したように、 Eternaは、アプリケーションがネットワーク全体にわたって時 間基準を維持するための2つの仕組みを備えています。以下 に示す同期性能のグラフは、より高精度のTIMEn 入力を使 用して作成されました。発行レートは、モート・アプリケーショ ンが上流のデータを送信する速度です。発行レートが高くな るにつれて同期は改善されます。基準線となる同期性能は、 発行レートがゼロで動作するネットワークに対して与えられ ます。ネットワークでのアプリケーションの実際の性能は、 10 60 40 D2 7 3 HOP 5800WHM F06 図 6.ネットワーク例のグラフ 250 5 DESCENDANTS 2 DESCENDANTS 1 DESCENDANTS 0 DESCENDANTS 200 6 5 4 3 2 20 0 –60 –40 –20 MEDIAN LATENCY (sec) SUPPLY CURRENT (µA) 80 8 2 DESCENDANTS 5sec REPORTING 5 DESCENDANTS 30sec REPORTING 2 DESCENDANTS 30sec REPORTING 0 DESCENDANTS 5sec REPORTING 0 DESCENDANTS 30sec REPORTING 2 HOP D1 5 HOPS 4 HOPS 3 HOPS 2 HOPS 1 HOP 9 100 P3 SUPPLY CURRENT (µA) 120 1 HOP 150 100 50 1 0 20 40 60 TEMPERATURE (°C) 80 100 0 0 5 10 15 20 25 REPORTING INTERVAL (sec) 5800WHM F05a 30 5800WHM F05b 0 0 5 25 10 15 20 REPORTING INTERVAL (sec) 30 5800WHM F05c 図5 5800whmf 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM 13 LTC5800-WHM 標準的性能特性 20 15 10 5 0 –500 300 –300 –100 0 100 SYNCHRONIZATION ERROR (µs) 500 16 14 10 8 6 4 2 0 –500 35 30 25 20 15 10 5 0 –500 300 –300 –100 0 100 SYNCHRONIZATION ERROR (µs) 500 14 12 8 6 4 2 0 –500 5800WHM G04 35 30 25 20 15 10 5 0 –500 300 –300 –100 0 100 SYNCHRONIZATION ERROR (µs) 500 5800WHM G07 300 –300 –100 0 100 SYNCHRONIZATION ERROR (µs) 6 4 2 0 –500 12 10 8 6 4 2 0 –500 300 –300 –100 0 100 SYNCHRONIZATION ERROR (µs) 500 5800WHM G08 500 5800WHM G03 500 µ = 10.9 σ = 81.5 N = 95165 300 –300 –100 0 100 SYNCHRONIZATION ERROR (µs) TIMEn の同期誤差、 0 パケット/ 秒の発行レート、 5 ホップ、2 C/ 分 9 8 7 µ=6 σ = 125.7 N = 92719 6 5 4 3 2 1 0 –500 5800WHM G05 14 µ = –0.8 σ = 110.7 N = 281493 8 300 –300 –100 0 100 SYNCHRONIZATION ERROR (µs) 500 5800WHM G06 TIMEn の同期誤差、 0 パケット/ 秒の発行レート、 3 ホップ、8 C/ 分 NORMALIZED FREQUENCY OF OCCURENCE (%) NORMALIZED FREQUENCY OF OCCURENCE (%) 40 µ = 15.3 σ = 39.4 N = 91114 µ = 7.2 σ = 75.9 N = 92718 10 TIMEn の同期誤差、 0 パケット/ 秒の発行レート、 1 ホップ、8 C/ 分 45 500 10 TIMEn の同期誤差、 0 パケット/ 秒の発行レート、 3 ホップ、2 C/ 分 NORMALIZED FREQUENCY OF OCCURENCE (%) NORMALIZED FREQUENCY OF OCCURENCE (%) 40 300 –300 –100 0 100 SYNCHRONIZATION ERROR (µs) 12 5800WHM G02 5800WHM G01 µ = 10.1 σ = 35.7 N = 92717 µ = –0.7 σ = 63.0 N = 281492 12 TIMEn の同期誤差、 0 パケット/ 秒の発行レート、 1 ホップ、2 C/ 分 45 NORMALIZED FREQUENCY OF OCCURENCE (%) 25 18 NORMALIZED FREQUENCY OF OCCURENCE (%) 30 µ = 0.1 σ = 35.0 N = 281490 TIMEn の同期誤差、 0 パケット/ 秒の発行レート、 5 ホップ、室温 TIMEn の同期誤差、 0 パケット/ 秒の発行レート、 5 ホップ、8 C/ 分 NORMALIZED FREQUENCY OF OCCURENCE (%) 35 TIMEn の同期誤差、 0 パケット/ 秒の発行レート、 3 ホップ、室温 NORMALIZED FREQUENCY OF OCCURENCE (%) NORMALIZED FREQUENCY OF OCCURENCE (%) TIMEn の同期誤差、 0 パケット/ 秒の発行レート、 1 ホップ、室温 8 7 µ = 10.7 σ = 136.8 N = 95167 6 5 4 3 2 1 0 –500 300 –300 –100 0 100 SYNCHRONIZATION ERROR (µs) 500 5800WHM G09 5800whmf 14 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM LTC5800-WHM 標準的性能特性 「SmartMeshネットワークの概要」セクションで説明したように、 ネットワーク内のデバイスはその大半の時間を消費電力が最 も低い非活動状態(ドーズ状態)で費やされます。同期スケ ジュールでは、モートが起動して他のモートと通信します。 起動、機能の実行、スリープ状態への帰還を行う定常的な一 連の動作はアトミック (不可分) とみなされます。有効な機能を 実行している間、一連のイベントをそれより小さなイベントに分 割できないので、これらの動作はアトミックとみなされます。たと えば、無線を介したパケットの伝送はアトミック動作です。アト ミック動作は電荷またはエネルギーで特性が評価されます。 モートがパケットを正常に送信したタイムスロットでは、メッ セージ送信前の準備、メッセージの送信、アクノリッジの受信、 およびメッセージの送信結果として必要な後処理がアトミック 送信に含まれます。同様に、モートがパケットを正常に受信し たタイムスロットでは、リスニング前の準備、パケット伝送開始 までのリスニング、パケットの受信、アクノリッジの送信、およ びパケットの到着によって必要になった後処理がアトミック受 信に含まれます。 信頼性を確保するため、ネットワーク内の各モートは、形式上 モートが送信して転送するパケットごとに複数のタイムスロッ トに用意されます。タイムスロットは、2つ以上の異なるモート と上流で (マネージャへ向かって)通信するために割り当てられ ます。周波数ホッピングと組み合わせた場合、一時的、空間的、 およびスペクトルの冗長性が得られます。送信側のモートはタ イムスロットを使用しないので、このアプローチを想定すると、 モートは決して受信しないメッセージを対象にリスニングする ことが多くなります。 このモートは既にパケットを正常に転送し ています。通常は送信または転送される1つのパケットごとに 3つのタイムスロットが予定されるので、モートがこれらのアト ミック 「アイドル・リスニング」 を実行する回数は、アトミック送 信シーケンスまたはアトミック受信シーケンスの回数より多く なります。送信、受信、およびアイドル・リスニング・アトミック 動作の例を図 7に示します。 5800whmf 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM 15 LTC5800-WHM 標準的性能特性 Atomic Operation – Maximum Length Transmit with Acknowlege, 10ms Time Slot (15.1µC Total Charge at 3.6V) 25 DOZE POWER UP 10 IDLE RECEIVE 70 DOZE 60 50 40 30 5 CURRENT CHARGE (µC) CURRENT (mA) 15 RADIO Rx SHUT DOWN 20 RADIO Rx TURN ON 80 20 0 10 CHARGE –5 –2000 0 2000 4000 6000 8000 0 12000 10000 TIME (µs) 5800WHM F07a Atomic Operation – Maximum Length Transmit with Acknowlege, 10ms Time Slot (39.2µC Total Charge at 3.6V) 25 RADIO RECEIVE POWER UP DOZE 70 RECEIVE WITH AES Tx ACKNOWLEDGE POST MESSAGE PROCESSING 60 DOZE 50 10 40 30 5 CURRENT CHARGE (µC) CURRENT (mA) 15 GUARD TIME 20 RADIO Rx TURN ON 80 20 0 10 CHARGE –5 –2000 0 2000 4000 6000 8000 10000 TIME (µs) 0 12000 5800WHM F07b Atomic Operation – Maximum Length Transmit with Acknowlege, 10ms Time Slot (55.9µC Total Charge at 3.6V) 25 80 70 DOZE POWER UP Rx ACKNOWLEDGE PACKET TRANSMISSION POST MESSAGE PROCESSING DOZE 50 10 40 30 5 CURRENT 20 0 –5 –2000 60 CHARGE (µC) CURRENT (mA) 15 Tx PREP 20 10 CHARGE 0 2000 4000 6000 TIME (µs) 8000 10000 0 12000 5800WHM F07c 図7 5800whmf 16 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM LTC5800-WHM ピン機能 イタリック体で表示しているピン機能は、現時点ではソフトウェアでサポートされていません。 以下の表では、ピンを機能グループごとに整理しています。複 「I/O」列は、Eternaに対する信号の向きを示します。 「プル」列は、 数の機能を持つI/Oピンの場合、代替機能を該当列の2 行目 信号の固定受動回路がプルアップまたはプルダウンのどちら と3 行目に示しています。 「番号」列はピン番号を示します。2 番 であるかを示します。 「説明」列は、信号の簡単な説明を示し 目の列は機能を示します。 「タイプ」列はI/Oタイプを示します。 ます。 番号 電源 P GND 2 CAP_PA_1P 3 CAP_PA_1M 4 CAP_PA_2M 5 CAP_PA_2P 6 CAP_PA_3P 7 CAP_PA_3M 8 CAP_PA_4M 9 CAP_PA_4P 10 VDDPA 30 VDDA 31 VCORE 32 VOSC 56 VPRIME 57 CAP_PRIME_4P 58 CAP_PRIME_4M 59 CAP_PRIME_3M 60 CAP_PRIME_3P 61 CAP_PRIME_2P 62 CAP_PRIME_2M 63 CAP_PRIME_1M 64 CAP_PRIME_1P 65 VSUPPLY 番号 無線 タイプ 電源 電源 電源 電源 電源 電源 電源 電源 電源 電源 電源 I/O プル 説明 - - グランド接続点、P=QFNのパドル - - PA DC/DCコンバータのコンデンサ1の正端子 - - PA DC/DCコンバータのコンデンサ1の負端子 - - PA DC/DCコンバータのコンデンサ2の負端子 - - PA DC/DCコンバータのコンデンサ2の正端子 - - PA DC/DCコンバータのコンデンサ3の正端子 - - PA DC/DCコンバータのコンデンサ3の負端子 - - PA DC/DCコンバータのコンデンサ4の負端子 - - PA DC/DCコンバータのコンデンサ4の正端子 - - 内部パワーアンプの電源、バイパス アナログ回路の安定化電源、バイパス - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 電源 主要 DC/DCコンバータのコンデンサ1の正端子 - - Eternaへの電源入力 タイプ I/O プル 1 (Note 14) I I/O - 電源 電源 電源 電源 電源 電源 電源 電源 電源 電源 電源 1 RADIO_INHIBIT GPIO15 11 LNA_EN GPIO17 1 O I/O - 12 RADIO_TX GPIO18 1 O I/O - 13 RADIO_TXn GPIO19 1 O I/O - 14 ANTENNA - - - コア回路の安定化電源、バイパス 発振器の安定化電源、バイパス 内部主要電源、バイパス 主要 DC/DCコンバータのコンデンサ4の正端子 主要 DC/DCコンバータのコンデンサ4の負端子 主要 DC/DCコンバータのコンデンサ3の負端子 主要 DC/DCコンバータのコンデンサ3の正端子 主要 DC/DCコンバータのコンデンサ2の正端子 主要 DC/DCコンバータのコンデンサ2の負端子 主要 DC/DCコンバータのコンデンサ1の負端子 説明 無線禁止 汎用デジタルI/O 外部 LNAイネーブル 汎用デジタルI/O 無線 TXアクティブ(外部 PAイネーブル/スイッチ制御) 汎用デジタルI/O 無線 TXアクティブ(外部 PAイネーブル/スイッチ制御)、 アクティブ L 汎用デジタルI/O シングルエンドのアンテナ・ポート、50Ω 5800whmf 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM 17 LTC5800-WHM ピン機能 イタリック体で表示しているピン機能は、現時点ではソフトウェアでサポートされていません。 番号 アナログ タイプ I/O プル 説明 15 AI_0 アナログ I - アナログ入力0 16 AI_1 アナログ I - アナログ入力1 17 AI_3 アナログ I - アナログ入力3 18 AI_2 アナログ I - アナログ入力2 番号 水晶発振器 タイプ I/O プル 19 OSC_32K_XOUT 20 OSC_32K_XIN 28 OSC_20M_XIN 29 OSC_20M_XOUT 番号 リセット 22 RESETn 番号 JTAG 水晶発振器 説明 32 kHz 水晶発振器のXout O - 水晶発振器 I - I - 水晶発振器 O - タイプ I/O プル 説明 1 I タイプ I/O プル 説明 水晶発振器 32 kHz 水晶発振器のXin 20 MHz 水晶発振器のXin 20 MHz 水晶発振器のXout アップ リセット入力、アクティブ“L” アップ JTAGテストのデータ入力 23 TDI 1 I 24 TDO 1 O 25 TMS 1 I アップ JTAGテストのモード選択 26 TCK 1 I ダウン JTAGテストのクロック タイプ I/O プル 番号 GPIO (NOTE 15) - JTAGテストのデータ出力 説明 27 DP4 (GPIO23) 1 I/O - 汎用デジタルI/O 33 DP3 (GPIO22) TIMER8_EXT 1 I/O I - 汎用デジタルI/O 8ビット・タイマ/カウンタへの外部入力 34 DP2 (GPIO21) LPTIMER_EXT 1 I/O I - 36 DP0 (GPIO0) SPIM_SS_2n 1 I/O O - 48 DP1 (GPIO20) TIMER16_EXT 1 I/O I - タイプ I/O プル 1 (Note 14) I I/O - 2 O O I/O - 1 (Note 14) I I/O - 番号 特殊用途 35 SLEEPn GPIO14 49 PWM0 TIMER16_OUT GPIO16 72 TIMEn GPIO1 番号 CLI タイプ I/O プル 37 UARTC0_TX 2 O - 38 UARTC0_RX 1 I 汎用デジタルI/O 低消費電力タイマ/カウンタへの外部入力 汎用デジタルI/O SPIマスタのスレーブ選択 2、アクティブ L 汎用デジタルI/O 16ビット・タイマ/カウンタへの外部入力 説明 深いスリープ状態、アクティブ L 汎用デジタルI/O パルス幅変調器 0 16ビット・タイマ/カウンタ突き合わせ出力/PWM 出力 汎用デジタルI/O 時刻取り込み要求、アクティブ“L” 汎用デジタルI/O 説明 CLI UART 0 送信側 アップ CLI UART 0 受信側 5800whmf 18 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM LTC5800-WHM ピン機能 イタリック体で表示しているピン機能は、現時点ではソフトウェアでサポートされていません。 番号 SPIマスタ タイプ I/O プル 39 SPIM_MISO GPIO11 1 I I/O - 41 SPIM_MOSI GPIO10 2 O I/O - 43 SPIM_SCK GPIO9 2 O I/O - 46 SPIM_SS_1n GPIO13 1 O I/O - 47 SPIM_SS_0n GPIO12 1 O I/O - タイプ I/O プル 番号 IPCS SPI/フラッシュのプログラミング (NOTE 16) 40 IPCS_MISO TIMER16_OUT GPIO6 2 O O I/O - 42 IPCS_MOSI TIMER16_EXT GPIO5 1 I I I/O - 44 IPCS_SCK TIMER8_EXT GPIO4 1 I I I/O - 45 IPCS_SSn LPTIMER_EXT GPIO3 1 I I I/O - 55 FLASH_P_ENn 1 I 番号 I2C/ 単線式 /SPIスレーブ タイプ I/O プル SPIS_MISO UARTC1_TX 1_WIRE 2 O O I/O - 51 SPIS_MOSI UARTC1_RX GPIO26 1 I I I/O - 52 SPIS_SCK SCL 2 I I/O - 53 SPIS_SSn SDA 2 I I/O - 66 UART_RX_RTSn 67 UART_RX_CTSn 68 UART_RX 69 70 71 UART_TX SPIマスタの(MISO)マスタ入力スレーブ出力ポート 汎用デジタルI/O SPIマスタの(MOSI)マスタ出力スレーブ入力ポート 汎用デジタルI/O SPIマスタの(SCK)シリアル・クロック・ポート 汎用デジタルI/O SPIマスタのスレーブ選択 1、アクティブ L 汎用デジタルI/O SPIマスタのスレーブ選択 0、アクティブ L 汎用デジタルI/O 説明 SPIフラッシュ・エミュレーションの(MISO)マスタ入力スレーブ出力ポート 16ビット・タイマ/カウンタ突き合わせ出力/PWM 出力 汎用デジタルI/O SPIフラッシュ・エミュレーションの(MOSI)マスタ出力スレーブ入力ポート 16ビット・タイマ/カウンタへの外部入力 汎用デジタルI/O SPIフラッシュ・エミュレーションの(SCK) シリアル・クロック・ポート 8ビット・タイマ/カウンタへの外部入力 汎用デジタルI/O SPIフラッシュ・エミュレーションのスレーブ選択、アクティブ“L” 低消費電力タイマ/カウンタへの外部入力 汎用デジタルI/O アップ フラッシュ・プログラムのイネーブル、アクティブ“L” 50 番号 API UART 説明 タイプ I/O プル 1 (Note 14) I - 1 O - 1 (Note 14) I - UART_TX_RTSn 1 O - UART_TX_CTSn 1 (Note 14) I - 2 O - Note 14:これらの入力は常にイネーブルされており、有効な状態に駆動するかプルアップ /プ ルダウンして漏れを防止する必要がある。 説明 SPIスレーブの(MISO)マスタ入力スレーブ出力ポート CLI UART 1 送信側 単線式マスタ SPIスレーブの(MOSI)マスタ出力スレーブ入力ポート CLI UART 1 受信側 汎用デジタルI/O SPIスレーブの(SCK)シリアル・クロック・ポート I2Cシリアル・クロック SPIスレーブ選択、アクティブ L I2Cシリアル・データ 説明 UART 受信側(RTS)送信要求、アクティブ“L” UART 受信側(CTS)送信可、アクティブ“L” UART 受信側 UART 送信側(RTS)送信要求、アクティブ“L” UART 送信側(CTS)送信可、アクティブ“L” UART 送信側 Note 16:RESETn がアサートされている場合は、 IPCS SPI バスを介した組み込みプログラ ミングのみが使用可能。 Note 15:その他のGPIO ポートについては、ピン40、42、44、および 45も参照。 5800whmf 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM 19 LTC5800-WHM ピン機能 VSUPPLY:システムおよび入出力の電源。内蔵のDC/DCコン バータを含むデバイスに電力を供給します。デジタル・インタ フェースのI/O 電圧もこの電圧によって設定されます。2.2µFと 0.1µFでバイパスして、DC/DCコンバータが正常に動作するよ うにしてください。 VDDPA:PAコンバータのバイパス・ピン。VDDPAとグランドの 間に0.47µFのコンデンサを接続し、トレースをできるだけ短く します。このピンには他に何も接続しないでください。 VDDA:アナログ・レギュレータのバイパス・ピン。VDDAとグラ ンドの間に0.1µFのコンデンサを接続し、トレースをできるだ け短くします。このピンには他に何も接続しないでください。 VCORE:コア・レギュレータのバイパス・ピン。VCOREとグラン ドの間に56nFのコンデンサを接続し、トレースをできるだけ 短くします。このピンには他に何も接続しないでください。 VOSC:発振器レギュレータのバイパス・ピン。VOSCとグランド の間に56nFのコンデンサを接続し、トレースをできるだけ短く します。このピンには他に何も接続しないでください。 VPRIME:主要コンバータのバイパス・ピン。VPRIMEとグラン ドの間に0.22µFのコンデンサを接続し、トレースをできるだけ 短くします。このピンには他に何も接続しないでください。 VBGAP:バンドギャップ・リファレンスの出力。テストと較正に 使用します。このピンには何も接続しないでください。 CAP_PA_1P、 CAP_PA_1M∼CAP_PA_4P、 CAP_PA_4M:パワー アンプ専用DC/DCコンバータのコンデンサ・ピン。これらのピ ンは、電波を送信してVSUPPLYをパワーアンプの適正電圧 に効率的に変換するときに使用します。PとMのそれぞれの対 の間に56nFのコンデンサを接続します。 トレースの長さはでき るだけ短くします。 CAP_PRIME_1P、CAP_PRIME_1M ∼ CAP_PRIME_4P、CAP_ PRIME_4M:主要 DC/DCコンバータのコンデンサ・ピン。これ らのピンは、デバイスを起動してVSUPPLYを3つの内蔵低ド ロップアウト・レギュレータの適正電圧に効率的に変換すると きに使用します。PとMのそれぞれの対の間に56nFのコンデ ンサを接続します。 トレースの長さはできるだけ短くします。 ANTENNA:レシーバ入力とトランスミッタ出力の多重化ピン。 ANTENNAピンに現れるインピーダンスは、パドル・グランド を基準にしたシングルエンドで50Ωになります。最終製品の 法規制を確実に順守するには、フィルタリング要件について 『Eterna Integration Guide』を参照してください。ANTENNA ピンにはグランドへのDC 経路が存在しない必要があります。 DC 接地アンテナを使用する場合は、ACブロッキング回路を 組み込む必要があります。 AI_0、AI_1、AI_2、AI_3:アナログ入力。これらのピンはアナロ グ入力チェーンに多重化されています。図 8に示すように、ア ナログ入力チェーンはソフトウェアで設定可能であり、可変利 得アンプ、入力範囲調整用のオフセットD/Aコンバータ、およ び 10ビットA/Dコンバータを内蔵しています。有効な入力範 囲は0 ∼ 1.8Vです。 ANALOG INPUT + 3-BIT VGA 10-BIT ADC 4-BIT DAC 5800WHM F08 図 8.アナログ入力チェーン OSC_32K_XOUT:32kHz 発振器の出力ピン。32kHz 水晶発振 器に接続します。OSC_32K_XOUTとOSC_32K_XINのトレー スは、図 9に示すように、PCBの同じ層と下層の両方で他の 信号から十分にシールドする必要があります。 OSC_32K_XIN:32kHz 発振器の入力。32kHz 水晶発振器に接 続します。OSC_32K_XOUTとOSC_32K_XINのトレースは、 図 9に示すように、PCBの同じ層と下層の両方で他の信号か ら十分にシールドする必要があります。 OSC_20M_XOUT:20MHz 発振器の出力。サポートされている 20MHz 水晶発振器にのみ接続します。OSC_20M_XOUTと OSC_20M_XINのトレースは、図 9に示すように、PCBの同じ 層と下層の両方で他の信号から十分にシールドする必要が あります。サポートされている水晶発振器については、 『Eterna Integration Guide』 を参照してください。 5800whmf 20 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM LTC5800-WHM ピン機能 RADIO_INHIBIT:RADIO_INHIBITは、外部デバイスが無線動 作を一時的にディスエーブルするための仕組みを確保します。 「Radio_InhibitのAC 特性」 の表に規定されているタイミング要 件に従うことができないと、信頼できないネットワーク動作に なる可能性があります。RADIO_INHIBIT 機能が必要ない設 計では、入力を L に接続するか、プルダウンするか、またはア RESETn:非同期のリセット信号が内部でプルアップされます。 クティブに駆動して、過剰な漏れを防止する必要があります。 EternaをリセットするとARM Cortex M3 が再起動し、ネット ワーク接続が失われます。電源投入時とインサーキット・プロ TMS、TCK、TDI、TDO:JTAGポート対応ソフトウェアのデバッ グラミング時を除いて、Eternaをリセットするためにこの信号 グおよびバウンダリ・スキャン。WR QFN72 パッケージのIEEE を使用することは推奨しません。 Std 1149.1b-1994 準拠のBoundary Scan Definition Language (バウンダリ・スキャン記述言語:BDSL) ファイルは、こちらに あります。 OSC_20M_XIN:20MHz 発振器の入力。サポートされている 20MHz 水晶発振器にのみ接続します。OSC_20M_XOUTと OSC_20M_XINのトレースは、図 9に示すように、PCBの同じ 層と下層の両方で他の信号から十分にシールドする必要が あります。 SLEEPn:SLEEPn 機能は、現時点ではソフトウェアでサポート されていません。SLEEPn 入力は H に接続するか、プルアッ プするか、またはアクティブに駆動して、過剰な漏れを防止す る必要があります。 UART_RX、UART_RX_RTSn、UART_RX_CTSn、UART_TX、 UART_TX_RTSn、UART_TX_CTSn:API UARTインタフェース には、双方向の起動制御およびフロー制御機能が組み込ま れています。未使用の入力信号は信号の非アクティブ状態に 駆動するかプルアップ /プルダウンで非アクティブ状態にする 必要があります。 TIMEn:Eternaによって保持されているネットワーク時間を取 り込む最も正確な方法は、TIMEn 入力にストローブ信号を 入力する方法です。Eternaは、TIMEn 信号の立ち上がりエッ ジでミリ秒未満の分解能でネットワーク・タイムスタンプを ラッチし、タイミング情報を記録したパケットをAPIシリアル・ ポートで生成します。 図 9.PCBトップ・メタル層の水晶発振器信号からのシールド UARTC0_RX、UARTC0_TX:CLI UARTは、動 作 中にEterna のモニタ、構成、および制御を行うための仕組みを確保し ます。サポートされているコマンドの詳細な記述については、 『SmartMesh WirelessHART Mote CLI Guide』を参 照してく ださい。 FLASH_P_ENn、IPCS_SSn、IPCS_SCK、IPCS_MISO、IPCS_ SSn:インサーキット・プログラミング制御システム (IPCS) バス により、Eternaのフラッシュ・メモリのインサーキット・プログラ ミングが可能になります。IPCS_SCKはクロックであり、オー バーシュートやリンギングを防ぐための駆動源として適切に 終端する必要があります。 5800whmf 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM 21 LTC5800-WHM 動作 LTC5800は、世 界 で 最 もエ ネル ギ ー 効 率 の 高 いIEEE 802.15.4 準 拠のプラットフォームであり、バッテリ駆 動ア プリケーションや環 境 発 電(エナジーハーベスト)アプリ ケーションを使 用可 能にします。強力な32ビットのARM Cortex ™ -M3、クラス最高の無線機能、フラッシュ、RAMお よび特定用途向け周辺機器により、Eternaは、最も困難なRF 環境であっても最小限のエネルギー消費とデータ信頼性が 要求されるアプリケーションに対して、柔軟でスケーラブルか つ堅牢なネットワーク・ソリューションを実現します。 図 10に示すように、Eternaは、低動作エネルギー消費面と、 動作状態と低消費電力状態の間を迅速かつ高精度に循環す る能力面の両方で優れている特定用途向けの周辺機器を一 体化しています。Analog Core とラベル付けされた灰色の網 掛け領域内の品目がアナログ /RF 部品に相当します。 電源 Eternaは1つのピン (VSUPPLY) から電力供給を受けます。こ のピンはI/Oセルに電力を供給し、内部電源を発生する目的 にも使用されます。Eternaの2つの内蔵 DC/DCコンバータは、 デバイスが起動している間、エネルギー消費量を最小限に抑 えます。消費電力を節減するため、デバイスが低消費電力状 態のとき、DC/DCコンバータはディスエーブルされます。2つの 内蔵 DC/DCコンバータと3つの内蔵低ドロップアウト・レギュ レータを含む電源調整により、電源ノイズの優れた除去性能 を実現します。Eternaの動作電源電圧範囲は、塩化チオニル リチウム (Li-SOCl2)電池への直接接続をサポートするのに十 分な高さであり、広い温度範囲にわたってバッテリ動作をサ ポートするのに十分な広さです。 32kHz DIGITAL CORE ANALOG CORE 32kHz, 20MHz TIMERS SCHED VOLTAGE REFERENCE PRIMARY DC/DC CONVERTER SRAM 72kB CORE REGULATOR CLOCK REGULATOR PMU/ CLOCK CONTROL FLASH 512kB RELAXATION OSCILLATOR ANALOG REGULATOR PA DC/DC CONVERTER PoR FLASH CONTROLLER 802.15.4 MOD AES LPF DAC PA CODE AUTO MAC 802.15.4 FRAMING DMA 802.15.4 DEMOD SYSTEM 20MHz PLL ADC LIMITER BPF PPF LNA AGC RSSI IPCS SPI SLAVE CLI UART (2 PIN) API UART (6 PIN) ADC CTRL 10-BIT ADC BAT LOAD VGA PTAT 4-BIT DAC 5800WHM F10 図 10.Eterna のブロック図 5800whmf 22 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM LTC5800-WHM 動作 電源モニタとリセット Eternaはパワーオン・リセット (PoR)回路を内蔵しています。 RESETn 入力ピンは、公称では内部プルアップ抵抗で構成さ れているので、接続の必要はありません。シャットダウンを正 常に行うため、ソフトウェアとネットワーク層はRESETnピンの アサーションの前にAPIコマンドを介して正確に停止させる 必要があります。切断コマンドおよびリセット・コマンドの詳細 については、 『SmartMesh WirelessHART Mote API Guide』 を 参照してください。Eternaは、フラッシュへの書き込み中に電源 が取り外された場合、フラッシュが損傷しないよう完全に保護 するソフト電圧低下モニタを内蔵しています。内蔵のフラッシュ 監視機能と耐フォルト型のファイル・システムの組み合わせに より、堅牢な不揮発性メモリ・ソリューションが得られます。 TIMEnを使用する利点は精度の向上です。タイムスタンプの 値は、TIMEnの立ち上がりエッジを基準にしてハードウェアに 取り込まれます。API 要求を使用した場合は、パケット処理が 原因で、タイムスタンプの値がパケットの受信後数ミリ秒後 に取り込まれることがあります。TIMEn 機能の定義および仕 様については、 「TIMEnのAC 特性」 セクションを参照してくだ さい。 時間基準 Eternaは3つのクロック信号源を内蔵しています。それは、内 部弛張型発振器、32.768kHz 水晶発振器用に設計された低 消費電力の発振器、および 20MHz 水晶発振器用に設計され た無線基準発振器です。 弛張型発振器 高精度のタイミング Eterna 独自の低消費電力専用タイミング・ハードウェアおよび タイミング・アルゴリズムにより、競合する802.15.4 製品と比 較して性能が大幅に向上しています。この機能により、本デー タシートの発行時点で入手可能な他の低消費電力ソリュー ションより2、3 桁精度の高いタイミング精度が得られます。タ イミング精度の向上により、パケットの受信を保証するために 必要な無線リスニング時間の長さをモートが最小限に抑える ことができるので、その結果、SmartMeshネットワークの消費 電力はさらに低下します。Eternaの特許取得済みのタイミング・ ハードウェアおよびタイミング・アルゴリズムにより、温度が急 速に変化したときに優れた性能が発揮され、他のワイヤレス 製品と比較した場合にEternaの信頼性がいっそう際立ちます。 さらに、高精度のタイミングにより、ネットワークがスペクトル のデッドタイムを低減して、ネットワークの総スループットを高 めることができます。 アプリケーションの時間同期 ユーザには意識されない、ネットワーク全体にわたるタイムス ロットの調整の他に、Eternaのタイミング管理機能を使用して、 ネットワーク時間を共有する2つの仕組みをサポートします。 高精度で共有された、ネットワーク規模の時間基準があるこ とにより、イベントにタイムスタンプを正確に刻むことや、作業 をネットワーク全体にわたって同期方式で実行することがで きます。次のいずれかが行われると、Eternaはそのシリアル・イ ンタフェースを介して時間パケットを送信します。 n Eterna が時刻を読み取るAPI 要求を受信する n TIMEn 信号がアサートされる 弛張型発振器はEternaの主なクロック信号源であり、CPU、 メモリ・サブシステム、およびすべての周辺機器にクロックを供 給します。内部弛張型発振器は、7.3728MHzに動的に較正さ れます。内部弛張型発振器は、通常は数 μs 以内に起動し、ア クティブ状態と低消費電力状態とを繰り返す好都合で低エネ ルギーの方法を実現します。 ドーズ状態(「法規制と標準規格 の順守」 セクションで定義) から急速に起動すると、該当信号 の動きを検出するだけで、Eternaを起動してUARTおよび SPI インタフェースを介してデータを受信することができます。 32.768kHz 水晶発振器 Eternaの電源が投入されて32.768kHz 水晶発振器信号源が 発振を開始すると、32.768kHz 水晶発振器はアクティブ状態 時も動作状態が維持され、ドーズ状態時にはタイミングの基 準として使用されます。Eternaの動作状態の説明については、 「法規制と標準規格の順守」 セクションを参照してください。 20MHz 水晶発振器 20MHz 水晶発振器信号源は無線部の周波数リファレンスを 供給し、またEternaにより、必要に応じて自動的にイネーブル またはディスエーブルされます。Eternaには、固有の特性を示 す20MHz 水晶発振器リファレンスが必要です。現在サポー トされている 20MHz 水晶発振器の一覧表については、 『Eterna Integration Guide』を参照してください。 5800whmf 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM 23 LTC5800-WHM 動作 無線 Eternaは、商 品 化されている低 消 費 電力の2.4GHz IEEE 802.15.4 無線部を十分な余裕をもって内蔵しています。 (電力 消費量の数値については、 「無線規格」 セクションを参照して ください)。Eternaに内蔵されているパワーアンプは、世界規 模の無線認証規格に適合した制限値内で電力を着実に供給 するよう較正され、温度補償されています。さらにEternaは、ト ランスミッタ、レシーバ、高度暗号化標準(AES) 周辺機器など の周辺機器の高精度シーケンス制御を処理するハードウェア・ ベースの自律MACを独自に内蔵しています。 ハードウェア・ベー スの自律メディア・アクセス・コントローラ (MAC) により、CPU の動作が最小限に抑えられるので、電力消費量はいっそう低 減されます。 UART 主要なネットワーク・インタフェースは、アプリケーション・プロ グラミング・インタフェース (API)UARTを介して行います。テ スト機能およびデバッグ機能をサポートするため、コマンド行 インタフェース (CLI) も用意されています。2 種類のUARTは 両方とも動作を絶えず検出し、データが転送されるまで実質 的に電力を消費せず、転送終了後その最も低消費電力の状 態に自動的に戻ります。API UARTインタフェースでのパケッ ト・コード化の定義は 『SmartMesh WirelessHART Mote API Guide』に記載されており、CLIコマンド定義は 『SmartMesh WirelessHART Mote CLI Guide』 に記載されています。 API UART のプロトコル API UARTは、広範なコンパニオン多点制御装置(MCU) を サポートすることを目標に複数のプロトコルをサポートしつつ、 システムの電力消費量を低減します。原則として、シリアル・ データ・レートが高いほど、両方の終点でのエネルギー消費 は少なくなります。 API UARTプロトコルの受信側の半分には、 UART_RXの他に2つの付加的な信号があります。それは、 UART_RX_RTSnとUART_RX_CTSnで す。API UARTプ ロ トコルの送信側の半分には、UART_TXの他に2つの付加的 な信号があります。それは、UART_TX_RTSnとUART_TX_ CTSnです。サポートされている2つのプロトコルは、 UARTモー ド2および UARTモード4と呼ばれます。モード設定は無線認 証を介して制御されます。 プロトコルの説明を示す図では、コンパニオン・プロセッサが 駆動する信号を黒で表記し、Eterna が駆動する信号を青で表 記しています。 UART モード2 UARTモード2は、EternaのAPI UARTを動作させる最もエネ ルギー効率の高い方法を実現します。UARTモード2では6 つのUART 信号をすべて使用する必要がありますが、 「UART のAC 特性」セクションで定義しているように、パケット間の遅 延を最小限に抑えることに固執する必要はありません。UART モード2は、エッジ感度の高いフロー制御を9600ボーまたは 115200ボーで実装しています。パケットはHDLCでコード化 され、 ストップ・ビットが1ビットでパリティ・ビットはありません。 EternaのAPI 受信経路のフロー制御信号を図 11に示します。 UART_RX_RTSnをアサートしているコンパニオン・プロセッサ によって転送が開始されます。 その後、 EternaはUARTをイネー ブルしてUART_RX_CTSnをアサートすることで応答します。 UART_RX_CTSnのアサーションを検出後、コンパニオン・プ ロセッサは全パケットを送信します。コンパニオン・プロセッサ はパケットの最終バイトの送信後、UART_RX_RTSnを否定 し、UART_RX_CTSnの否定まで待機後、UART_RX_RTSn を再度アサートします。 EternaのAPI 送信経路のフロー制御信号を図 12に示します。 UART_TX_RTSnをアサートしているEternaによって転送が 開始されます。コンパニオン・プロセッサはデータの受信準備 が完了すると、UART_TX_CTSnをアサートすることによって 応答します。UART_TX_CTSnの立ち下がりエッジを検出後、 Eternaは全パケットを送信します。Eternaはパケットの最終バイ トの送信後、UART_TX_RTSnを否定し、UART_TX_CTSnの 否定まで待機後、UART_TX_RTSnを再度アサートします。コ ンパニオン・プロセッサは、UART_TX_RTSnからUART_TX_ CTSnまでのタイムアウト条件を満たしているという条件で、先 頭バイトの送信後はいつでもUART_TX_CTSnを否定でき ます。 UART_RX_RTSn UART_RX_CTSn UART_RX BYTE 0 BYTE 1 5800WHM F11 図 11.UART モード2 の受信フロー制御 5800whmf 24 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM LTC5800-WHM 動作 CLI UART UART_TX_RTSn UART_TX_CTSn UART_TX BYTE 0 BYTE 1 5800WHM F12 図 12.UART モード2 の送信フロー制御 自律 MAC UART_TX_RTSn UART_TX_CTSn UART_TX コマンド行インタフェース (CLI)UARTポートは、固定の9600 ボーレートで動作し、 ストップ・ビットが1ビットでパリティ・ビッ トのない2 線式プロトコル (TXおよび RX) です。CLI UARTイ ンタフェースは、コマンド行の命令および応答動作をサポート することを目的としています。 BYTE 0 BYTE 1 5800WHM F13 図 13.UART モード4 の送信フロー制御 UART モード4 UARTモード4はレベル感度の高いフロー制御をTXチャネ ルで実装しており、RXチャネルではフロー制御が不要で、 9600ボーと115200ボーの両方をサポートしています。レベル 感度の高いフロー制御信号を使用すると、短縮した一連の フロー制御信号を使用するオプションにより、高いデータ・ レートが可能になります。ただし、コンパニオン・プロセッサ はパケットの終わりに達する前にUART_TX_CTSnを否定し ておく必要があり、Eternaに送信したパケット間で少なくとも tRX_RTS to RX_CTS は待機する必要があります。完全なタイミ ング仕様については、 「UARTのAC 特性」セクションを参照し てください。パケットはHDLCでコード化され、ストップ・ビッ トが 1ビットでパリティ・ビットはありません。産業用温度範囲 (–40 C ∼ 85 C) に限定されるという使用条件では、モード4 でRXフロー制御信号(UART_RX_RTSnおよび UART_RX_ CTSn) を使用するのは任意です。それ以外の場合、フロー制 御は必須です。TXチャネルのフロー制御信号を図 15に示し ます。UART_TX_RTSnをアサートしているEternaによって転 送が開始されます。パケットの受信準備が完了したら、UART_ TX_CTSn 信号をコンパニオン・プロセッサでアクティブに駆動 できます。あるいは、コンパニオン・プロセッサのパケット受信 準備が常時整っている場合は、UART_TX_CTSnを L に接 続してもかまいません。UART_TX_CTSnでロジック 「0」 を検出 後、Eternaは全パケットを送信します。Eternaはパケットの最終 バイトの送信後、UART_TX_RTSnを否定し、 「UARTのAC 特 性」セクションで定義されている最短期間の待機後、UART_ TX_RTSnを再度アサートします。 UARTプロトコルのタイミングの詳細については、 「UARTのAC 特性」 セクションを参照してください。 Eternaは、信頼性が高く、超低消費電力で安全なネットワー クを実現するシステム・ソリューションとして設計されました。 変化する環境で動作を動的に最適化できる高信頼ネットワー クでは、複雑過ぎてハードウェアによる加速だけでは完全に はサポートできないソリューションが要求されます。 「高精度の タイミング」 セクションで説明しているように、低消費電力かつ 高信頼性のソリューションを最適化するには、適切な時間管 理が不可欠です。これらの要求に対応するため、Eternaは自律 MACを備えており、自律 MACには、時間が肝要なすべての無 線動作を制御するためのコプロセッサが組み込まれています。 自律 MACには利点が 2つあります。まず、変わりやすいソフト ウェア待ち時間がネットワークのタイミングに影響するのを防 止します。次に、大半の無線動作時にCPUを非アクティブ状 態に維持できることにより、システムの電力消費量が大幅に 減少します。自律 MACは無線および無線関連機能のソフト ウェアに依存しないタイミング制御を実現するので、優れた信 頼性と並外れた低消費電力が得られます。 セキュリティ ネットワーク・セキュリティは、包括的なネットワーク・ソリュー ションで見過ごされがちな要素です。セキュリティ・プロトコ ルを適切に実装することは、技術的な労力とOEM 製品の市 場価値の両方の観点から重要です。Eternaシステム・ソリュー ションは、MACおよびネットワーク層での認証および暗号化 をモートごとに異なる鍵を使用して組み込んだFIPS-197 検証 済みの暗号化方式を実現します。 これにより、 終端間のセキュ リティが確保できるだけでなく、モートがなぜか危険にさら されている場合でも、他のモートからの通信は引き続き安全 です。安全な鍵交換のメカニズムにより、鍵を新規の状態に 保持できます。物理的な攻撃を阻止するため、Eternaにはデ バイスを電子的にロックするハードウェア・サポートが組み込 まれています。これにより、Eternaのフラッシュ・メモリとRAM メモリ、さらにそこに保存されている鍵とコードにアクセスでき ないようにしています。このロックアウト機能は、製品のサポー トのためにアクセスが必要な場合にデバイスのロックを安全 5800whmf 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM 25 LTC5800-WHM 動作 に解除する手段も実現しています。詳細については、 『Board Specific Configuration Guide』 を参照してください。 温度センサ Eternaは、較正された温度センサをチップ上に組み込んでい ます。温度測定値はEternaのシリアルAPIを介してローカル に読み取る以外に、ネットワーク・マネージャ経由で得ること もできます。温度センサの性能特性は 「標準的性能特性」 セク ションに記載されています。 無線禁止 RADIO_INHIBIT 入力を使用すると、外部コントローラが無 線ソフトウェア・ドライバを一時的にディスエーブルすることが できます (たとえば、無線妨害の影響を受けやすいセンサ値 の読み取り時)。RADIO_INHIBIT がアサートされると、ソフト ウェア無線ドライバはクリア・チャネル評価、パケット送信、パ ケット受信などの無線動作を禁止します。RADIO_INHIBIT がアサートされたとき現行のタイムスロットがアクティブである 場合、無線がディスエーブルされるのは現在の動作完了後と なります。RADIO_INHIBITに関連したタイミングの詳細につ いては、 「Radio_InhibitのAC 特性」 セクションを参照してくださ い。 フラッシュのプログラミング この製品は、ソフトウェアをデバイス内にプログラミングしな い状態で供給されます。OEMのお客様は、開発時や製造時 にソフトウェア・イメージを書き込むことが必要になります。 Eternaのソフトウェア・イメージは、インサーキット・プログラミ ング制御システム (IPCS)SPIインタフェースを介して読み込ま れます。 「フラッシュSPIスレーブのAC 特性」 セクションで示す ように、RESETnとFLASH_P_ENnのシーケンス制御により、 Eternaはシリアル・フラッシュをエミュレートする状態になり、 インサーキット・プログラミングをサポートします。デバイスの 開発時および量産時プログラミングをサポートするハードウェ で アおよびソフトウェアは、 『Eterna Serial Programmer Guide』 説明されています。シリアル・プロトコルSPIおよびタイミング・ パラメータは 「フラッシュSPIスレーブのAC 特性」 セクションに 記載されています。 フラッシュのデータ保持 Eternaは、較正結果、固有 ID、構成設定、およびソフトウェア・ イメージを格納するフラッシュ(不揮発性メモリ) を内蔵して います。フラッシュは全動作温度範囲でデータを保持します。 「電気的特性」 と 「絶対最大定格」 のセクションを参照してく ださい。 –55 C ∼ 105 Cの動作温度範囲外での非破壊記憶が可能 です。ただし、保持特性が劣化する可能性があります。 105 Cを超える温度でのフラッシュの保持特性の劣化は、次 式を使って無次元の加速係数を計算することにより、近似す ることができます。 Ea 1 1 − • T +273 k T +273 USE STRESS AF = e ここで、 AF=加速係数 Ea=活性化エネルギー=0.6eV k=8.625・10–5 eV/ K TUSE =規定の保持温度( C) TSTRESS =実際の保存温度( C) 例:温度 125 Cで保存した場合の保持特性への影響を計算 します。 TSTRESS =125 C TUSE =85 C AF=7.1 したがって、フラッシュの総合的な保持特性は係数 7.1で劣 化し、データ保持性能は85 C 時の20 年から125 C 時の2.8 年に低下します。 状態図 超低消費電力の他に能力と柔軟性を発揮するため、図 14に 示すように、Eternaはさまざまな状態で動作します。赤で示す 状態遷移は非推奨です。 5800whmf 26 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM LTC5800-WHM 動作 POWER-ON RESET VSUPPLY > PoR RESETn LOW AND FLASH_P_ENn LOW LOAD FUSE SETTINGS RESETn LOW AND FLASH_P_ENn HIGH SET RESETn HIGH AND FLASH_P_ENn HIGH FOR 125µs, THEN SET RESETn LOW SERIAL FLASH EMULATION RESETn HIGH AND FLASH_P_ENn HIGH RESET DEASSERT RESETn BOOT START-UP ASSERT RESETn DOZE ASSERT RESETn CPU AND PERIPHERALS INACTIVE HW OR PMU EVENT ASSERT RESETn CPU ACTIVE ACTIVE CPU INACTIVE OPERATION DEEP SLEEP LOW POWER SLEEP COMMAND INACTIVE 5800WHM F14 図 14.Eterna の状態図 5800whmf 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM 27 LTC5800-WHM 動作 ヒューズ・テーブル シリアル・フラッシュのエミュレーション Eternaのヒューズ・テーブルはフラッシュ内にある2kBのペー ジで、2つのデータ構造で構成されています。一方の構造は、 パワーオン・リセット直後またはRESETnのアサーション直 後のハードウェア構成をサポートします。もう一方の構造は、 ソフトウェア・ボード・サポート・パラメータの構成をサポート します。ヒューズ・テーブルは、 『Board Specific Configuration Guide』 に説明されているヒューズ・テーブル・アプリケーション を介して生成されます。パワーオン・リセット直後にI/Oのハー ドウェアを構成すると、ソフトウェア構成の前にフローティン グ・ネットによる漏れを最小限に抑える方法が得られます。I/O 漏れ電流は1つの入力につき数百 μAの漏れ電流発生要因 となり得るので、電流が制限された電源にストレスを与える可 ソフトウェア・ボード・サポート・パラメータの例 能性があります。 としては、UARTモード、クロック信号源、およびトリム値の設 定が挙げられます。 『Eterna Serial Programmer Guide』 で説明さ れているように、ヒューズ・テーブルは、ソフトウェア・イメージを 読み込むために使用される同じソフトウェアおよびインサーキッ ト・プログラマを使用してフラッシュに読み込まれます。 RESETnとFLASH_P_ENn が 両 方ともアサ ートされると、 Eternaは通常動作をディスエーブルして、シリアル・フラッシュ の動作をエミュレートするモードに入ります。このモードでは、 そのフラッシュをプログラムできます。 起動 起動はパワーオン・リセットしきい値を超えた結果または RESETnをアサートした結果として行われます。パワーオン・リ セットの完了後または内部で同期したRESETnの立ち下がり エッジ後に、Eternaはそのヒューズ・テーブルを読み込みます。 前のセクションで説明したように、ヒューズ・テーブルにはI/O 方向の構成情報が組み込まれています。この状態で、Eterna はFLASH_P_ENnピンとRESETnピンの状態を調べ、信号が 両方ともアサートされている場合、シリアル・フラッシュ・エミュ レーション・モードに入ります。FLASH_P_ENnピンはアサー トされていないが RESETnピンはアサートされた場合、Eterna はRESETn が解放されるまで、そのエネルギー消費量を自 動的に最小限に抑えます。RESETn がデアサートされると、 Eternaは起動シーケンスを経てアクティブ状態に移行します。 動作 Eternaは、起動が完了すると動作状態群(アクティブ /CPUア クティブ、アクティブ /CPU 非アクティブ、およびドーズ) に移行 します。そこで、Eternaはさまざまな状態間を循環し、起こり 得る最も低い消費電力の状態を自動的に選択すると同時に、 ネットワーク動作の要求を実現します。 アクティブ状態 アクティブ 状 態では、Eternaの弛 張 型 発 振 器が 動 作して おり、必要に応じて周辺機器がイネーブルされます。ARM Cortex-M3はCPUアクティブ状態とCPU 非アクティブ状態と の間をサイクルします (ARM Cortex-M3の技術資料では、ス リープ・ナウ・モードと呼ばれています)。Eterna が DMAを大 量に使用することと、アクティブ状態とドーズ状態との間で Eternaの状態を独自に移すインテリジェント周辺機器により、 CPU がアクティブな時間が最小限に抑えられるので、Eterna のエネルギー消費量は大幅に減少します。 ドーズ状態 ドーズ状態での消費電流はアクティブ状態より数桁少なく、 ドーズ状態になるのは、すべての周辺機器とCPU が非アク ティブ状態になったときです。 ドーズ状態では、Eternaの全状 態が保持され、タイミングが維持され、さらに (UART 信号や TIMEnピンなど)I/Oでの動作を検出してEternaを起動し、迅 速に応答するようEterna が構成されます。ドーズ状態では、 32.768kHzの発振器と関連のタイマがアクティブ状態です。 5800whmf 28 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM LTC5800-WHM アプリケーション情報 法規制と標準規格の順守 本製品は、RoHSに準拠した原料を使用することと、規制物質 の使用を排除または削減して2002/95/ECに適合することを目 的として設計されています。 無線認証 Eternaは、以下に示す世界的な無線周波数規定の順守を目 標とするシステムに適しています。対象の規定は、ETSI EN 300 328および EN 300 440 class 2(欧州)、FCC CFR47 Part 15(米国)、および ARIB STD-T66(日本)です。法規制のテ ストをサポートするアプリケーション・プログラミング・インタ フェース (API)は、API UARTインタフェースとCLI UARTイ ンタフェースの両方に用意されています。 『Eterna Certification User Guide』 では、以下の情報が記載されています。 RoHSに準拠した設計の特長は以下のとおりです。 n RoHSに準拠した半田による半田接合 n RoHSに準拠した卑金属合金 n RoHSに準拠した貴金属めっき n RoHSに 準 拠 し た ケ ー ブ ル・ア セ ン ブ リ お よ び コネクタ選択 n 認証に必要な参考情報 n 無鉛 QFN パッケージ n 一般的な規制テスト・ケースのテスト計画 n ハロゲンを含まないモールド化合物 n CLI 呼び出しの例 n RoHSに準拠し、245 Cのリフロー互換 n マニュアル言語のサンプルとラベルの例 有害物質の制限(RoHS) の順守 特定有害物質使用制限(RoHS) とは、カドミウム (Cd)、鉛 +6 (Pb)、六価クロム (Cr )、水銀(Hg)、多臭素化ビフェニル (PBB)、およびポリ臭素化ジフェニルエーテル (PBDE)の使 用に関して最大濃度の限度を設定した指令のことです。リニ アテクノロジーは、欧州共同体(EC)指令 2002/95/ECの要件 に適合するよう取り組んでいます。 注記:お客様は、欧州共同体(EC)指令 2002/95/ECに従って、 特定の種類の無鉛半田合金を選んで使用することができま す。選択した半田ペーストの種類によっては、リフロー温度を 最適化するために、それに対応する工程変更が必要になる可 能性があります。 半田付け情報 Eternaは共晶 PbSnリフローとRoHS-6リフローの両方に適し ています。最大リフロー半田付け温度は260 Cです。レイアウ トの推奨事項、組み立て手順、および設計上の検討事項の 詳細については、『Eterna Integration Guide』に記載されて います。 5800whmf 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM 29 LTC5800-WHM 関連資料 資料名 URL SmartMesh WirelessHART User s Guide http://www.linear-tech.co.jp/docs/41887 このユーザ・ガイドでは、動作原理と、サポートされている サービスの詳細について説明します。 概要 SmartMesh WirelessHART Mote API Guide http://www.linear-tech.co.jp/docs/41893 API UARTで使用できるコマンド行インタフェース・コマンド の定義 SmartMesh WirelessHART Mote CLI Guide http://www.linear-tech.co.jp/docs/41892 CLI UARTで使用できるコマンド行インタフェース・コマンド の定義 Eterna Integration Guide http://www.linear-tech.co.jp/docs/41874 LTC5800を使用して設計するための推奨の手法 Eterna Serial Programmer Guide http://www.linear-tech.co.jp/docs/41876 LTC5800の回路プログラミングで使用する、Eternaシリアル・ プログラマのユーザーズ・ガイド Board Specific Configuration Guide http://www.linear-tech.co.jp/docs/41875 ボード固有のパラメータを構成するときに使用する、Eterna ボード固有構成アプリケーションのユーザーズ・ガイド Eterna Certification User Guide http://www.linear-tech.co.jp/docs/42918 無線認証を取得するために必要な必須の資料(一般的な テスト・ケースの例を含む) 5800whmf 30 詳細:www.linear-tech.co.jp/LTC5800-WHM LTC5800-WHM パッケージ 最新のパッケージ図面については、http://www.linear-tech.co.jp/designtools/packaging/を参照してください。 WR Package 72-Lead QFN (10mm × 10mm) (Reference LTC DWG # 05-08-1930 Rev A) 0°–14° (×4) 0.65 REF 10.50 ±0.05 6.00 ±0.15 MAX 1.0mm 0.02 8.90 ±0.05 8.50 REF (4 SIDES) 0.20 REF 6.00 ±0.15 0.50 DETAIL A 0.25 ±0.05 0.50 BSC 0.8 ±0.05 0.60 MAX RECOMMENDED SOLDER PAD PITCH AND DIMENSIONS APPLY SOLDER MASK TO AREAS THAT ARE NOT SOLDERED 0.10 M C A B 0.0.5 M C 0.15 C 10.00 BSC B 9.75 BSC B 0.60 MAX b 0.25 ±0.05 DETAIL B 0.5 ±0.1 6.00 ±0.15 55 72 54 1 PIN 1 10.00 9.75 BSC BSC 6.00 ±0.15 37 0.15 C 18 36 R0.300 TYP 0.50 BSC 19 DETAIL B WR72 0213 REV A DETAIL A C 0.10 C SEATING PLANE 0.10 C COMPONENT PIN “A1” TRAY PIN 1 BEVEL LTCXXXXXX 注記: 1. 図面は JEDEC のパッケージ外形 MO-220 のバリエーションに適合 2. 金属端子に適用される寸法 b は端子の終端から 0.15mm ∼ 0.30mm で測れる。 端子の他端にオプション半径を持つ場合、寸法 B はその半径領域では測れない 3. 全ての寸法はミリメートル 4. パッケージ底面の露出パッドの寸法にはモールドのバリを含まない。 モールドのバリは(もしあれば)各サイドで 0.20mm を超えないこと 5. 図は実寸とは異なる PACKAGE IN TRAY LOADING ORIENTATION 5800whmf リニアテクノロジー・コーポレーションがここで提供する情報は正確かつ信頼できるものと考えておりますが、その使用に関する責務は 一切負いません。また、ここに記載された回路結線と既存特許とのいかなる関連についても一切関知いたしません。なお、日本語の資料は あくまでも参考資料です。訂正、変更、改版に追従していない場合があります。最終的な確認は必ず最新の英語版データシートでお願いいたします。 31 LTC5800-WHM 標準的応用例 メッシュ・ネットワーク・サーミスタ TADIRAN TL-5903 Li-SOCI2 100pF LTC5800-WHM 3.3nH ANTENNA 1pF VSUPPLY 56nF 56nF 56nF 56nF 56nF 0.22µF 0.1µF 56nF 56nF CAP_PRIME_1P CAP_PRIME_1M CAP_PRIME_2P 0.1µF 5k 0.1% VDDANA UART_TX UART_TX_RTSn UART_TX_CTSn UART_RX UART_RX_RTSn UART_RX_CTSn 1000pF PA15 (USART1_RXD) PA17 (EXTINT2) PA05 (AD1) PA13 (GPO13) VDDOUT VDDCORE CAP_PRIME_3M CAP_PRIME_4P 0.1µF 10k, 0.2C OMEGA 44006 5k 0.1% 1000pF PA16 (USART1_TXD) PA14 (GPIO14) PA18 (EXTINT3) 47µF GND1 PA04 (AD0) 0.1µF CAP_PRIME_2M CAP_PRIME_3P 0.1µF GND2 0.1µF FB CAP_PA_3M CAP_PA_4P VOUT VIN PA08 (GP08) 47µF CAP_PA_2M CAP_PA_3P CAP_PA_4M LT6654-2.048 0.1µF VDDIO CAP_PA_1M CAP_PA_2P 0.47µF 56nF 47µF CAP_PA_1P VDDPA 56nF VDDIN 2.2µF 1pF 56nF ATMEL SAM4L2 2.2µH 5k 0.1% ADVREFP XOUT32 32.768kHz GND XIN32 CAP_PRIME_4M VPRIME VDDA DISC_20M_XOUT 20MHz VCORE VOSC OSC_20M_XIN RT = 5k • AI_0 / (2 • AI_1 – AI_0) T(°C) = 1 / {A + B [Ln(RT)] + C[Ln(RT)]3} – 273.15 A = 1.032 • 10–3 B = 2.387 • 10–4 C = 1.580 • 10–7 OSC_32K_XOUT 32.768kHz GND OSC_32K_XIN 5800WHM TA02 関連製品 製品番号 説明 LTP5903IPC-WHRB 250モート対応のWirelessHART 組み込み マネージャ LTP5901-WHMA チップ・アンテナを備えた66ピンWirelessHART モートPCBモジュール LTP5902-WHMA MMCXアンテナ・コネクタを備えた66ピン WirelessHARTモートPCBモジュール LT6654-2.048 出力駆動電流の大きい低ノイズ高精度 リファレンス LTC2379-18 LTC3388-1/ LTC3388-3 LTC3588-1 LTC3108-1 LTC3459 18ビット、1.6Msps/1Msps/500ksps/250ksps シリアル、低消費電力ADC 20V 高効率ナノパワー降圧レギュレータ 高効率降圧コンバータ内蔵の圧電発電電源 超低電圧昇圧コンバータおよび パワーマネージャ マイクロパワー同期整流式昇圧コンバータ 注釈 最大 250のSmartMesh WirelessHartノードのネットワークを管理 米国、カナダ、欧州、日本、韓国、台湾、インド、オーストラリア、 およびニュージーランドでの無線認証モジュール内蔵 米国、カナダ、欧州、日本、韓国、台湾、インド、オーストラリア、 およびニュージーランドでの無線認証モジュール内蔵 ピーク・トゥ・ピーク・ノイズ:1.6ppm (0.1Hz ∼ 10Hz)、 シンク/ソース電流: 10mA、最大ドリフト:5ppm/ C、出力:2.048 V 電源電圧:2.5V、差動入力、SNR:101.2dB、入力範囲: 5V、DGC スリープ時のIQ:860nA、入力:2.7V ∼ 20V、VOUT:1.2V ∼ 5.0V、 イネーブル・ピンとスタンバイ・ピン VIN:2.7V ∼ 20V、VOUT(MIN):1.8V/2.5V/3.3V/3.6Vに固定、 IQ:0.95μA、3mm 3mm DFN-10および MSOP-10E パッケージ VIN:0.02V ∼ 1V、VOUT:2.5V/3V/3.7V/4.5Vに固定、IQ:6μA、 3mm 4mm DFN-12および SSOP-16 パッケージ VIN:1.5V ∼ 5.5V、VOUT(MAX):10V、IQ:10μA、2mm 2mm DFN、 2mm 3mm DFNまたはSOT-23 パッケージ 5800whmf 32 リニアテクノロジー株式会社 〒102-0094 東京都千代田区紀尾井町3-6紀尾井町パークビル8F TEL 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