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MiWi｜Microchip开发的专有无线通信协议，适用于低功耗、短距离的无线个人局域网【无线通信小百科】

news 来源：原创 2025/5/1 6:28:19

1、什么是MiWi

MiWi（Microchip Wireless）是一种由 Microchip 公司开发的专有无线通信协议。它基于 IEEE 802.15.4 标准，适用于低功耗、短距离的无线个人局域网（WPAN，Wireless Personal Area Network）。

MiWi的出现与IEEE 802.15.4标准的发布密切相关。在2004年发布的IEEE 802.15.4为低功耗、低数据率的无线网络提供了技术基础，催生了ZigBee等协议。但ZigBee的协议栈太大，占用40K-180K字节内存，对小型设备来说负担比较重。Microchip抓住机会开发了MiWi作为更简洁的替代品。在2007年他们发布了MiWi协议栈的文档（AN1066），搭配自家MRF24J40收发器进行推广。MiWi的协议栈仅需3K-32K字节，非常适合资源有限的场景。后来MiWi扩展支持了Sub-GHz频段和更多硬件，比如支持802.15.4的超低功耗射频MCU：SAMR30，其应用范围不断扩大。

2、MiWi的技术特点

轻量级设计：MiWi的协议栈非常小：最小只需3K字节内存，最大也不超过32K，远小于ZigBee的几十K字节，可以完美适配市场上现存的低端微控制器，如8位和16位的低端MCU；
低功耗特性：IEEE802.15.4支持的数据率（如20kbps、40kbps、100kbps和最高250kbps）相对较低，这意味着设备在通信时需要的发射功率和处理能力较小，从而减少能耗。它也支持休眠模式，允许设备在非通信期间关闭射频模块和大部分MCU功能，仅保留定时器或中断唤醒机制。例如一个传感器节点可以在采集数据后休眠数秒甚至数分钟，平均电流可能低至微安级（μA）；
短距离通信：MiWi的覆盖范围在10-100米之间：室内可达10-30米，室外50-100米。部分MiWi设备支持868MHz（欧洲）或915MHz（北美）等Sub-GHz频段。这些频段波长较长，穿透能力更强，可以具备更强的覆盖范围；
简单网络拓扑：最初的MiWi协议由于定位是轻量级协议，只支持星型和点对点拓扑。后来由于智能家居和物联网的发展需求，Microchip后来扩展了MiWi的功能，推出了支持Mesh网状自组织网络的版本。数据可以通过多个节点中继传输。当某个节点失效时，网络可以重新规划路由，确保通信持续性；
低成本: MiWi硬件要求低，它可以支持低端微控制器,如Microchip的PIC16、PIC18或SAMR系列，芯片单价通常在1-5美元。Microchip还提供MiWi协议栈的免费许可,无需支付额外的软件授权费用。所以它的整体成本远低于其他复杂方案，非常适合大规模应用。

3、MiWi网络协议配置

MiWi协议定义了三种设备类型：PAN协调器，协调器和终端设备。其中最核心的类型是PAN 协调器。它是负责启动网络、选择通道和网络PAN ID的设备。加入PAN的所有其他设备都必须遵守PAN协调器的指令。协调器是可选项，用来扩展网络将更多节点加入网络。网络内最多可以有8个协调器，每个协调器最大可接入128个节点，所以一个MiWi网络最多的节点是1024个。

在最基本的星形网络配置中，所有终端设备都只与PAN协调器通信。如果某终端设备需要向其他终端设备传输数据，它会向PAN协调器发送其数据，由PAN协调器再将数据转发给接收方。

在集群树形网络配置中，仍只有一个PAN协调器。但是其他协调器可加入网络，构成了类似树型的结构。其中PAN 协调器是树根，其他协调器是树枝，终端设备是树叶。所有通过网络发送的消息都会沿着树型结构的路径传送。由于消息可以通过多个节点路由到达其最终目的地，集群树型网络有时被称为多路程段网络。

网状网络和集群树形网络配置类似，如果要将一个消息送到精简功能设备RFD的话不能直接送达，仍需经过它的父节点。但网状网络不同之处在于全功能设备FFD可直接将消息路由到其他FFD。这种拓扑结构的优点在于能减少消息延时，增加可靠性。网状网络也是多路程段的，也就是信息可以通过多个中间节点中继（多跳），并且可能存在不止一条可用的传输路径；当某条路径上的节点失效，网络会自动寻找替代路径。

当然，协议中也支持最简单的点对点（P2P）配置，就是一个设备直接与另一个设备通信。在这种配置中，没有父节点和子节点之分，也无需路由到其他节点。

4、MiWi与其他无线通信协议对比

和其他几个无线网络协议对比可以看出：MiWi具备轻量级协议栈，接入节点相对较少，适合智能家居、工业自动化等小型无线网络应用。Zigbee比MiWi更复杂且功能丰富，适合大规模Mesh网络，但功耗和开发复杂度较高。而Bluetooth LE主要用于短距离通信，如可穿戴设备、智能手机配件，不适合多设备组网。LoRa适用于远距离、超低功耗应用，但其数据速率相对较低，主要用于智慧农业、智慧城市等大范围监测应用。