Digi XBee:无线发展的生态系统

Martin Schulte-Hobein, Digi International嵌入式与射频现场应用工程师
2020年10月2日

在Digi，我们提供广泛的无线模块，可以帮助新产品在短时间内启动和运行。Digi XBee®RF产品按最高质量标准构建，并配有开发人员快速将其集成到物联网设备所需的所有工具和代码库。

Digi XBee产品线

Digi XBee无线模块可分为两大类:短程和远距离。

短程XBee模块

我们的近程模块工作在2.4 GHz，支持各种协议。其中之一是802.15.4，它允许快速、低延迟的点对点和点对多点通信。这对于远程控制应用程序非常有用，并且当所有设备都在彼此的直接范围内时。我们还提供两种网格技术:Zigbee和DigiMesh。两者都可用于创建智能、自路由和自修复的网状网络。Zigbee是一个开放的、可互操作的标准。DigiMesh是Digi开发的私有协议，支持完全由电池供电的网状网络。

这些模块有多种硬件变体，以支持不同的用例。他们是引脚兼容以及软件兼容，使它很容易从一种技术切换到另一种。这允许解决方案提供商在发布新模块时轻松迁移到新模块。此外，这些模块还获得了全球认证。这些认证缩短了上市时间，因为制造商通常不必担心在其所在地区获得模块认证。
Digi XBee家族

远程XBee模块

远程应用可以使用我们的sub-GHz模块(支持868 MHz和900 MHz)或Digi XBee蜂窝模块实现。

与2.4 GHz相比，sub-GHz模块以较低的吞吐量提供了更大的范围和更好的材料穿透，使其成为远程应用或具有挑战性的室内环境的可行候选。

蜂窝XBee模块

最后但并非最不重要的是，Digi XBee模块支持各种蜂窝标准，包括3G, LTE Cat-1, LTE- m和NB-IoT。

蜂窝XBee产品线支持许多Wi-Fi接入具有挑战性的移动和工业应用。

不确定哪种类型的连接适合您的应用程序?接触数码网络．

形成因素

Digi目前提供三种不同的硬件版本:

一个被称为MMT的微模块
一种通孔模块，它的底部有引脚
一个更大的SMT模块，用于向后兼容遗留的XBee模块

Digi XBee蜂窝模块是通孔结构的变体，带有额外的UFL连接器和SIM卡插槽。所有这些模块根据实际使用的变体提供各种天线选项，如PCB或芯片天线，UFL, SMA和RF垫连接器。

短程、远程和蜂窝XBee模块

Digi XBee -一个完整的物联网解决方案

Digi的使命是帮助开发人员简化和加速安全连接设备的开发、部署和管理。我们帮助客户节省时间和金钱，同时降低风险，使他们能够专注于他们的核心竞争力，而不是嵌入式无线设计的复杂性。这一理念也反映在射频产品系列中。

XBee射频模块是完整物联网解决方案的基础。除了硬件，Digi还提供大量的硬件和软件工具，以加速和简化所有不同产品和开发生命周期阶段的任务。

软件、工具和开发工具包

Digi XBee由一整套产品支持，使开发过程尽可能快速和简单。被称为Digi XBee工具，这一屡获殊荣的硬件、软件和库套件支持整个产品生命周期，包括:

该产品的开发包括硬件设计和软件设计
建造或制造最终产品
产品在现场的部署、调试和大规模推出
现场设备的持续管理、维护和沟通

我们广泛的软件和硬件工具可供开发人员、制造团队、工程师甚至现场服务人员使用。这些工具中有许多是由Digi完全免费提供的。

下面是三个例子:

数码网络XCTU®用于配置和测试。如果您刚刚开始使用Digi XBee模块，请务必阅读我们的流行模块中包含的功能的有用概述XCTU工具。XCTU具有配置、映射和测试设备的功能。在这里了解更多博客．
Digi XBee PyCharm IDE插件。如果您计划直接使用MicroPython编程语言将应用程序逻辑集成到XBee模块中，请参阅Digi PyCharm IDE插件，它允许您使用强大的开发套件直接在模块上部署和调试代码
XBee Mobile SDK．要利用额外的蓝牙通信选项，开发人员可以使用Digi XBee移动SDK用于蓝牙创建与XBee通信的移动应用程序，使用蓝牙进行数据通信和管理

安全与Digi TrustFence

Digi的首要安全产品是一个框架，我们称之为TrustFence®．TrustFence框架为XBee模块提供了几个完全实现的安全特性。例如，安全引导确保只有经过授权的数字签名固件在模块上运行。安全存储对本地文件系统进行加密，安全连接特性对数据通信进行身份验证和加密。

Digi TrustFence的价值主张是，它允许制造商安全地集成无线模块，而不必花费时间和金钱实现安全套件。

远程连接:工业射频网关和数字远程管理器

对于没有直接包含IP堆栈的产品，例如2.4 GHz和sub-GHz模块，我们提供现成的，可编程网关提供射频和IP之间的桥梁，用于远程连接(如果需要的话)。支持的IP接口有蜂窝网络、以太网和Wi-Fi。不同的网关变体可用于不同的用例，包括苛刻的工业应用。

XBee蜂窝模块包含一个IP堆栈，可以直接连接到互联网。

客户可以使用或实现服务器、后端或云通信的可用或自定义协议。我们提供了连接到主要云提供商(如AWS或Azure)的示例和说明。

数字远程管理器

此外，客户还可以利用Digi基于云的设备管理和通信平台，Digi远程管理器®．

Digi远程管理器提供管理功能，如自动，安全固件更新，配置设置，状态和设备健康监控，告警等。

使用Digi远程管理器，您可以完全访问XBee模块，不仅是蜂窝模块，还可以通过网关连接的模块。这使您能够通过其他应用程序访问来自终端节点的数据，例如使用平台提供的开放api的web或云应用程序。

您还可以使用Digi Remote Manager执行带外管理，该管理器通过命令行和串行连接提供安全访问。你可以在我们的相关博客文章．

创建一个未来证明的解决方案

Digi XBee模块之间的占地面积、引脚和软件兼容性允许开发人员创建未来的解决方案。例如，开发人员可以轻松地迁移到较新的模块，而无需更改载波板或软件实现。这是使用XBee模块的主要好处之一。此外，我们的许多无线产品已经在市场上销售了10年或更长时间;产品寿命是Digi的核心理念。

如果您选择集成程度较低的模块或离散设计，则通常无法获得这些好处。

数字XBee模块的集成方法

XBee射频模块支持射频通信解决方案的三个主要用例:

使用该模块作为简单的通信设备
将XBee模块连接到微控制器或嵌入式设备进行通信
直接在XBee模块上运行应用程序逻辑

为了支持第一个用例，例如创建一个简单的串行电缆替换解决方案，可以使用运行在模块本身上的软件堆栈提供的配置参数来设置模块。

Digi还提供了允许开发人员使用该模块作为通信设备创建应用程序的库。这使得将模块连接到微控制器或将其嵌入到更复杂的设备(如覆盖第二个用例的自定义射频网关)中变得很容易。

此外，Digi还提供了强大的API通信模式，允许开发人员利用协议和模块本身的所有特性。这包括确认和状态消息、诊断、网络发现、远程配置、远程固件更新、硬件接口(如模拟I/O或数字I/O)的远程访问等等。

在第三个用例中，应用程序逻辑直接运行在XBee模块上。这可以使用MicroPython编程语言实现，允许开发人员为他们的产品添加边缘智能。在这种情况下不需要外部微控制器。有几个标准或自定义协议的示例，以及直接连接到模块的传感器和执行器的通信。

构建最终产品

数字XBee多程序设计器．多编程器是一种硬件板，允许多达6个XBee模块并发编程，包括模块或蜂窝调制解调器固件更新以及配置设置和MicroPython代码的部署。甚至可以连接多个程序员，以增加同时编程的模块数量。

为了在现场部署产品，Digi提供了一种名为Digi XBee网络助手．该助手旨在简化大规模推出过程，以便在短时间内轻松安装多个设备。XBee网络助手不使用逻辑地图，而是使用物理地图(如平面图)来创建网络路由和链路质量的可视化。此外，Digi XBee 3 USB适配器是一个包含在u盘中的XBee节点，可以直接连接到pc，无需开发板。我们发现这个工具对于在现场进行产品安装和维护的工作人员特别有用。

Pre-Certified模块

无线认证会产生各种令人头痛的问题，阻碍整个开发过程，并影响您的上市时机。如果你在不同的地区推出一条生产线，这一点尤其正确。

使用Digi模块简化了这一过程，因为我们的许多模块都在世界许多地区进行了预认证，包括美国和欧洲各国。使用预先认证的模块进行开发可以极大地降低成本，并消除构建产品的额外迭代以通过认证要求的风险。