在物联网应用中,连接是极其重要的一部分。物联环境中的每个环节都需要有着足够可靠的连接。这个连接还不仅仅需要可靠,还需要灵活,同时还要能满足一系列无线协议与范围要求。这样才能在对信息要求极高的物联应用中提供稳定的网络。
无线MCU正是为了解决此类问题而诞生。从物联网中无线技术的迅猛发展不难看出,集成一些无线通信功能是物联网应用向的MCU发展的趋势。同时,在物联网市场中,很多设备都对功耗和成本十分敏感。因此此类无线MCU必然是低功耗且成本较低的。绝大多数MCU厂商都有在无线MCU产品线布局,而且每家的无线MCU也都各具特色,毕竟谁也不愿意在物联网这个蓝海市场落入下风。
Silicon Labs无线MCU
“我们有明确的道路,要成为物联网智能无线连接的纯粹领导者……我迫不及待地想向业界讲这个故事。”Silicon Labs首席执行官Tyson Tuttle曾在LinkedIn中写道。在过去几年中,Silicon Labs看中了庞大的物联网市场,舍弃掉低毛利的业务,向纯物联网公司过渡,在IoT增长(尤其是IoT连接性)方面的愈发具有竞争力。
(图源:Silicon Labs)
EZR32系列产品的目标应用包括智能仪表、无线传感器网络、家居和楼宇自动化、安保系统等等等。EZR32系列整合了EFM32 MCU内核和EZRadio/EZRadioPRO sub-GHz收发器,相比于基于分立MCU和RF芯片的系统设计,这种整合后的设计明显更有优势。这种整合系统不仅电路板设计更简单,信号干扰更小。同时还能减少器件数量,在空间有限的应用中极受欢迎。
EZR32系列的sub-GHz连接性无疑是其亮点,该系列提供覆盖所有地理区域的宽广频带,在长传输距离上依然拥有+20dBm输出功率。而且多协议的EZR32芯片支持基于IEEE 802.15.4/4g、Wireless M-Bus、Wi-SUN和各类专有无线协议的无线应用。
这个系列下有两个不同内核的产品线,一是基于ARM Cortex-M3内核的EZR32LG芯片,二是基于带有浮点和数字信号处理能力的ARM Cortex-M4内核的EZR32WG芯片。两个类别都支持32kB的RAM和丰富的外设。Silicon Labs的无线MCU可以说是其专精的项目,在业内也是备受关注。
Dialog无线MCU
Dialog与瑞萨的合并无疑让瑞萨在联网设备上的实力大增。在Dialog尚未与瑞萨合并之前,Dialog在无线MCU领域已经具备极强的实力。
(图源:Dialog)
上图是Dialog基于FusionHD和SmartBond的超低功耗无线MCU产品组合。FusionHD 非易失性存储配上成名已久的DA1469x系列无线MCU,可以将协同作用发挥到最大。FusionHD NOR 闪存在不牺牲功率和性能的情况下可以极大延长系统的电池寿命,并具有业内极低的低功耗 7nA睡眠模式。
就DA1469x本身而言,它也是Dialog旗下无线MCU的主力军,采用了ARM Cortex M33内核。DA1469x具有可配置的MAC,能够部署专有的2.4 GHz和最新的蓝牙协议,从而为实时定位系统(RTL)的精确定位的低延迟通信交换开辟了可能性。此外,为了增强其传感功能,还配备了一个传感器节点控制器(SNC),该控制器可以自主独立地运行,处理来自与其接口相连的传感器的数据。节省BOM和PCB面积也是这个系列的优势之一,与现有无线MCU相比,DA1469x可以节省多达38mm2的PCB空间。
在与FusionHD结合后,DA1469x的功耗进一步降低,比同类串行闪存产品低70%。对于物联网这种看重功耗的应用,这样的大突破无疑是具有吸引力的。
NXP无线MCU
NXP的KW3x系列无线MCU也是行业里极有竞争力的产品,这个系列在长距离传输和信道拓展上有出色的能力。据悉该系列MCU可以支持大于一英里距离的数据通信,并增加了蓝牙信道数量。
以KW30Z为例,这个单芯片器件超低功耗的嵌入式系统具备BLE v4.1射频连接。KW30Z无线MCU集成了一个2.4 GHz收发器,一个ARM Cortex-M0+ 的内核,搭配160 KB闪存和20 KB SRAM。同时BLE链路层硬件也集成在其中。
(图源:NXP)
KW30Z Bluetooth Low Energy无线电功能典型的接收灵敏度-91 dBm,可编程的发射器输出功率高达+3.5 dBm。同时,典型的接收/发射电流分别为6.5 mA和8.4 mA,功耗也控制得不错。而且该系列配置了AES-128加速器,快速加/解密真随机数,用于所支持的网络协议的入网和数据传输所需的算法运算,大幅提高具有ECC能力的512 kB闪存和64 kB SRAM,为应用提供了极其充足的空间。
写在最后
无线MCU与应用端需求不断磨合,在庞大的物联网市场中做出了一系列大突破。不管是功耗,集成度,又或是RF性能,这些聊到的无线MCU在这些指标很难分个高下。无论如何,在IoT生态系统的构建中,无线MCU都发挥了重要作用。
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