从追随到引领，泰凌微电子RISC-V内核多协议无线连接 SoC TLSR9探秘

（电子发烧网报道 文/章鹰）2022年，中国物联网市场一枝独秀，根据IC Insight机构统计，全球2020年物联网芯片市场规模约为311亿美元，同比增长10%。中国物联网芯片市场2022年预计规模将达到857亿元，同比增长率达到了16.9%。基于智能家居、智能可穿戴、工业自动化和智慧医疗等热点物联网应用的带动，物联网SoC芯片市场正在蓬勃兴起。泰凌微电子最新推出的一款基于RISC-V内核的多协议IoT SoC引起了业界的关注。

12月2日，在Matter中国区开发者大会上，泰凌微电子应用开发工程师纪瀛灏表示，TLSR9系列SoC是泰凌微电子拥抱RISC-V架构后，推出的全新一代高性能、多模、物联网产品。其中，最主要的两个子系列为TLSR95系列和TLSR92系列。

该芯片内置32位RISC-V MCU，集成DSP和浮点运算扩展指令，并搭载了独立的低功耗AI引擎对传感器和语音信号进行实时处理。支持多种先进的IoT连接技术规范，包括经典蓝牙、蓝牙低功耗、蓝牙Mesh、Zigbee、Apple HomeKit、Apple Find My、Thread、Matter、2.4GHz专有协议及各类RTOS，并且能够实现部分多协议并行操作。

TLSR9是全球首颗获得PSA安全认证的RISC-V内核芯片。该款芯片的设计思路是怎样的？支持的Matter认证需要面临哪些挑战？其在物联网领域的典型应用有哪些扩展？电子发烧友专访了泰凌微电子（上海）股份有限公司首席软件工程师刘杰，他给大家带来了精彩的分析和解读。

图：泰凌微电子（上海）有限公司 首席软件工程师刘杰

TLSR9首获Thread认证，具有里程碑意义

记者在Matter中国开发者大会上，看到了Telink基于TLSR9的开发板展示。这款开发板与芯科科技、海曼科技、NXP、ST等多家厂商的展品一起陈列在Matter认证产品墙上，来往的工程师对这款开发板表示浓烈的兴趣。

据介绍，TLSR9系列中最高配置的TLSR9518 SoC，集成了32位RISC-V MCU内核，运算速度最高可达96MHz，性能与 Cortex-M4相比也毫不逊色，外部闪存高达 16 MB，SRAM高达 256 KB，还包括高达 64 KB 的保留 SRAM。多功能应用程序的I/O 和接口集，具备丰富的数字和模拟接口：ADC、SWS、USB、I2C等和外设模板。

TLSR9采用的32位RISC-V MCU，是泰凌微电子和晶心科技（Andes）合作的产物，采用Andes内核，支持浮点运算和DSP，支持需要复杂算法的应用场景。此外TLSR9内部包含AI模块，可以运行AI算法。此外，TLSR9内部集成高性能电源管理模块，可以在各种低功耗模式下有效切换，使整个系统功耗保持在很低的水平，延长物联网设备的运行时间。

刘杰表示：“TLSR9获得了首个国内Thread认证，泰凌微电子也是中国大陆地区第一家完成Thread认证的公司，今年，泰凌微电子会完成Thread 1.3认证，Thread认证我们的投入是持久的。这款芯片支持Matter连接标准，TLSR9是泰凌微电子专为Matter标准而打造的。”据悉，TLSR95系列是目前应用于 Matter应用开发和验证的芯片子系列，TLSR92系列因为其成本的优化可以用于量产Matter设备。

针对芯片成本优化和高性能之间的平衡难题如何破解？刘杰指出，泰凌微电子积累了丰富的低功耗、低成本方案经验，采用开源的RiSC-V内核，生态广泛，有利于众多的开发者很快用上TLSR9系列来做产品的开发。芯片设计进行了优化，集成度很高，MCU性能比较上一代做了显著的升级，又沿用了经过市场检验后的软件协议栈和IP，实现了低成本和高性能。

开发基于Matter的物联网实现涉及很多复杂性——选择正确的无线协议并对其进行扩展以连接多个设备。为何泰凌微电子选择Thread认证？刘杰说，Thread是2.4 GHz IPv6无线mesh网络技术，适合在家庭和建筑物中连接产品。谷歌推出Thread协议时，重要的特征是这个协议和互联网有很大的亲和力。底层都是802.15.4，上层协议有一些适配的东西，同时，谷歌推出了Open Thread的开源协议栈，对软件的开发上做了一个适配。

Thread最大的机遇是在Matter上的应用，Matter 1.0标准和认证推出后，国内和国际大厂迅速跟进，也是因为Matter对多样性的认可，包括国外三大巨头，还有WiFi联盟、蓝牙联盟和Thread Group都加入，连接的方式呈现多样性。

通过Matter认证，TLS9系列成功解决两大挑战

从网络架构上来看，Matter立足于IP网络，除了原生的Matter over Wi-Fi和Matter over Thread之外，Thread设备也可以通过边界路由器（Thread Border Router）和桥接器，引入Zigbee或Z-Wave等其他协议。目前，Matter 1.0率先支持的协议分别是以太网、Wi-Fi、低能耗蓝牙和Thread。设备可以通过蓝牙加入到Matter网络中，通过Wi-Fi组成星型网络（或Thread组成Mesh网络）实现互联。芯片如何成功通过Matter认证呢？

刘杰指出，芯片通过Matter认证难度大，主要体现是以往一款芯片的开发是单协议居多，蓝牙低功耗产品对应的是蓝牙低功耗协议栈，做一些应用开发就可以。在Matter上面，特别是Matter over Thread上面，涉及到两大协议栈，一是蓝牙BLE，二是Thread，芯片要对应两大协议栈，还可以无缝的工作在一起。

为了让物联网设备连接Matter应用，TLSR9系列芯片组需要依赖足够灵活的操作系统，泰凌微电子TLSR9创新地采用了Zephyr实时操作系统，可以和Matter进行适配。“Zephyr系统是一个合适的操作系统，它基于开源的小尺寸的操作系统内核，它注重小的占用空间和可扩展性，它应用了两个应用编程接口，非常容易的去扩展到不同的处理系统，考虑到对蓝牙BLE和Thread协议栈的适配，泰凌微电子物联网SoC最近的所有芯片在Thread1.3认证的时候，直接是绑上了操作系统去做认证了。”刘杰表示。

TLSR9的优势体现在实现对于多协议的支持。TLSR9系列芯片支持领先的物联网标准和行业规范，包括蓝牙5.2，蓝牙低功耗Mesh、Zigbee3.0、Homekit ADK over Bluetooth LE 和 Thread，还支持定制化协议，包括2.4 GHz定制协议，支持多种实时操作系统 （RTOS） Zephyr, FreeRTOS, Nuttx, Vela, AliOS, HarmonyOS, LiteOS等。

泰凌微电子还为开发者提供了B91 通用入门套件，这是一个硬件平台，可用于验证 TLSR9x 系列芯片组，并开发多种 2.4 GHz 空中接口标准的应用程序，包括蓝牙 5.2（基本数据速率（BR）、增强数据速率（EDR）、LE、室内定位和蓝牙网格）、Zigbee 3.0、Homekit、6LoWPAN、Thread和2.4GHz专有。

针对Matter设备安全性考量，刘杰透露，TLSR9系列未来会有一个演进的版本，在软件层和硬件层把安全性增强，未来我们在Matter over Thread和Matter over WiFi的产品都会有所布局。

行业专家表示，未来如果Matter设备市场发育良好，众多厂商会陆续切入这个市场，现在，我们看到全球头部的厂商，包括平台厂商、芯片厂商、设备厂商，都在积极的拥抱Matter。中国芯片厂商也在持续地贡献自己的力量，泰凌微电子TLSR9系列SoC就是一次成功的试水，相信他们的努力为通过Matter认证的智能家居设备、蓝牙低功耗设备、照明设备等应用终端提供了丰富的芯片选择。

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