在智能家居和可穿戴等低功耗物联网场景中,一个多协议的无线SoC可以起到弥足轻重的作用。多协议无线SoC提供的不仅是更高的兼容性,也为Mesh组网带来了便利。如今的多协议无线SoC已经不再满足于蓝牙和专有2.4GHz协议,也看向了兴起的Thread。
Nordic nRF52840和nRF5340
nRF52840是Nordic Semiconductor推出的一款低功耗多协议蓝牙5.3 SoC,不仅支持BLE、蓝牙Mesh、NFC、Thtead和Zigbee,还支持2.4GHz专有协议,比如主要用于佳明智能设备中的ANT。nRF52840与nRF52系列其他SoC一样,均采用了Cortex-M4处理器,主频达到64MHz并附带FPU。
nRF52840 / Nordic Semiconductor
nRF52840具备可编程的发射功率,范围在+8dBm到-20dBm之间,+8dBm下的电流功耗只有16.4mA,1Mbps蓝牙传输下的灵敏度为-95dBm,如果搭配Nordic nRF21540射频前端模块的话,更是可以将灵敏度提升至-100dBm。nRF52840也给足了硬件资源,1MB的闪存和256KB的RAM,在多协议无线SoC的应用场景中已经足够用了。
在安全性上,Nordic更是为nRF52840内置了一个片上Arm CryptoCell 310加密硬件加速器,与软件安全算法相比,CryptoCell可以提供更高的安全等级,而且硬件加速器可以显著降低运算时间和功耗。
除了可穿戴设备外,2.4GHz专有协议还有一类常见消费场景,那就是互动娱乐设备,比如鼠标键盘等游戏外设,而这些设备主要看重更低的延迟。游狼的Hati ACE鼠标就用到了nRF52840 SoC,Nordic表示该系列鼠标采用了其专有的低延迟数据包模式(LLPM),可以将报告速率加快至1ms,即便在复杂的射频环境下也能提供低功耗和出色的无线连接性能。
nRF5340 / Nordic Semiconductor
nRF5340则是Nordic推出的一款面向高端的多协议无线SoC,在性能上全面升级,配备了两个Arm Cortex-M33处理器,一个作为高性能应用处理器,一个作为网络处理器,前者最高可在128MHz的主频下运行,具备1MB闪存和512KB RAM,并实现514CoreMark的性能。后者则更注重效率,其主频为64MHz,能效比进一步提高,与应用处理器在64MHz下73CoreMark/mA相比,网络处理器在同样主频下可达到101 CoreMark/mA的能效比。
在发射功率上,nRF5340的范围为+3dBm到-20dBm,更是可以以1dB的幅度进行编程,与nRF52840 4dB的幅度相比更加灵活。安全性上,nRF5340将nRF52840中的CryptoCell 310加密硬件加速器升级为CryptoCell 312,在与Arm TrustZone和安全密钥存储的结合下,这块多协议无线SoC的安全性可以说拉到了顶级。
Silicon Labs MG24和BG24
EFR32MG24和EFR32BG24作为Silicon Labs新推出的无线SoC系列,同样也是多协议无线SoC的佼佼者,其中MG24则是一款主打Matter和Thread的产品。两者均采用了ARM Cortex M33处理器并集成了DSP扩展的设计,78MHz的主频加上1536kB的Flash与256kB的RAM,应对当下不少物联网应用已经是绰绰有余了,甚至硬件资源还有余裕。
BG24和MG24 / Silicon Labs
当然了无线SoC最为重要的还是它的射频性能,MG24和BG24的发射功率最高可达+19.5dBm,满功耗下的发射电流也只有155mA。两者均支持蓝牙5.3协议传输,1Mbit/s BLE传输下两者的接收灵敏度可以达到-97.5dBm,而MG24在802.15.4(Thread、Zigbee)下的接收灵敏度可以达到-104.5dBM,这让产品开发者用更少的部件数就能做到优异的无线连接性能。
更重要的是,Silicon Labs在这两款无线SoC中加入了AL/ML硬件加速器,不少人可能会纳闷,无线SoC要AL和ML有什么用?其实不然,AL/ML硬件加速器的加速在用于一些安全和交互上的功能时,可以显著降低功耗,比如预测性维护、破窗检测以及唤醒词检测等等。
20位的ADC也是MG24和BG24的特色之一,这为两款无线SoC解锁了一些额外的市场。BG24就可以用于某些便携医疗设备中,比如血糖仪、脉搏血氧仪等。至于MG24的话,因为Matter尚未准备好进军医疗市场,未来待到标准完善后说不定也能更充分地利用这一性能。
小结
固然在这些多协议无线SoC中,连接性能以及支持的协议数才是重中之重,但同样不可小觑抗干扰和性能与其他协议的共存表现。比如BLE和多数Wi-Fi用到的都是2.4GHz,如何处理好这些串扰也是考量无线SoC表现的重点。这个问题其实早就已经被提出,几家厂商也都有各自成熟的方案,但在协议愈发复杂的情况下,尤其是智能家居场景之中,如何更好地控制协议共存,也可以说是一大挑战。
Nordic nRF52840和nRF5340
nRF52840是Nordic Semiconductor推出的一款低功耗多协议蓝牙5.3 SoC,不仅支持BLE、蓝牙Mesh、NFC、Thtead和Zigbee,还支持2.4GHz专有协议,比如主要用于佳明智能设备中的ANT。nRF52840与nRF52系列其他SoC一样,均采用了Cortex-M4处理器,主频达到64MHz并附带FPU。
nRF52840 / Nordic Semiconductor
nRF52840具备可编程的发射功率,范围在+8dBm到-20dBm之间,+8dBm下的电流功耗只有16.4mA,1Mbps蓝牙传输下的灵敏度为-95dBm,如果搭配Nordic nRF21540射频前端模块的话,更是可以将灵敏度提升至-100dBm。nRF52840也给足了硬件资源,1MB的闪存和256KB的RAM,在多协议无线SoC的应用场景中已经足够用了。
在安全性上,Nordic更是为nRF52840内置了一个片上Arm CryptoCell 310加密硬件加速器,与软件安全算法相比,CryptoCell可以提供更高的安全等级,而且硬件加速器可以显著降低运算时间和功耗。
除了可穿戴设备外,2.4GHz专有协议还有一类常见消费场景,那就是互动娱乐设备,比如鼠标键盘等游戏外设,而这些设备主要看重更低的延迟。游狼的Hati ACE鼠标就用到了nRF52840 SoC,Nordic表示该系列鼠标采用了其专有的低延迟数据包模式(LLPM),可以将报告速率加快至1ms,即便在复杂的射频环境下也能提供低功耗和出色的无线连接性能。
nRF5340 / Nordic Semiconductor
nRF5340则是Nordic推出的一款面向高端的多协议无线SoC,在性能上全面升级,配备了两个Arm Cortex-M33处理器,一个作为高性能应用处理器,一个作为网络处理器,前者最高可在128MHz的主频下运行,具备1MB闪存和512KB RAM,并实现514CoreMark的性能。后者则更注重效率,其主频为64MHz,能效比进一步提高,与应用处理器在64MHz下73CoreMark/mA相比,网络处理器在同样主频下可达到101 CoreMark/mA的能效比。
在发射功率上,nRF5340的范围为+3dBm到-20dBm,更是可以以1dB的幅度进行编程,与nRF52840 4dB的幅度相比更加灵活。安全性上,nRF5340将nRF52840中的CryptoCell 310加密硬件加速器升级为CryptoCell 312,在与Arm TrustZone和安全密钥存储的结合下,这块多协议无线SoC的安全性可以说拉到了顶级。
Silicon Labs MG24和BG24
EFR32MG24和EFR32BG24作为Silicon Labs新推出的无线SoC系列,同样也是多协议无线SoC的佼佼者,其中MG24则是一款主打Matter和Thread的产品。两者均采用了ARM Cortex M33处理器并集成了DSP扩展的设计,78MHz的主频加上1536kB的Flash与256kB的RAM,应对当下不少物联网应用已经是绰绰有余了,甚至硬件资源还有余裕。
BG24和MG24 / Silicon Labs
当然了无线SoC最为重要的还是它的射频性能,MG24和BG24的发射功率最高可达+19.5dBm,满功耗下的发射电流也只有155mA。两者均支持蓝牙5.3协议传输,1Mbit/s BLE传输下两者的接收灵敏度可以达到-97.5dBm,而MG24在802.15.4(Thread、Zigbee)下的接收灵敏度可以达到-104.5dBM,这让产品开发者用更少的部件数就能做到优异的无线连接性能。
更重要的是,Silicon Labs在这两款无线SoC中加入了AL/ML硬件加速器,不少人可能会纳闷,无线SoC要AL和ML有什么用?其实不然,AL/ML硬件加速器的加速在用于一些安全和交互上的功能时,可以显著降低功耗,比如预测性维护、破窗检测以及唤醒词检测等等。
20位的ADC也是MG24和BG24的特色之一,这为两款无线SoC解锁了一些额外的市场。BG24就可以用于某些便携医疗设备中,比如血糖仪、脉搏血氧仪等。至于MG24的话,因为Matter尚未准备好进军医疗市场,未来待到标准完善后说不定也能更充分地利用这一性能。
小结
固然在这些多协议无线SoC中,连接性能以及支持的协议数才是重中之重,但同样不可小觑抗干扰和性能与其他协议的共存表现。比如BLE和多数Wi-Fi用到的都是2.4GHz,如何处理好这些串扰也是考量无线SoC表现的重点。这个问题其实早就已经被提出,几家厂商也都有各自成熟的方案,但在协议愈发复杂的情况下,尤其是智能家居场景之中,如何更好地控制协议共存,也可以说是一大挑战。
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