芯科科技xG22E能量收集开发套件的应用示例

什么是能量收集开发套件?

EFR32xG22E(xG22E)能量收集(Energy Harvesting)开发套件是设计节能物联网应用的一个理想起点，可用于探索和评估Silicon Labs(芯科科技)多协议无线系统单芯片(SoC)支持的多种能量收集解决方案。

该套件支持评估基于能量收集供电的设备在低功耗蓝牙（Bluetooth LE）和Zigbee Green Power协议下的功能与性能。它包含xG22E探索套件以及多个能量收集扩展板，可用于评估多种能量来源，例如光伏电池、感应式或压电系统，以及热电发电器（TEG）。

xG22E套件支持脉冲式或持续供电的应用场景，且可适配单一或双重能量来源。

为了展示这些扩展板的功能，我们设计了7个应用示例：

Bluetooth - SoC能量收集传感器

本示例使用了双能量收集扩展板，采用锂电容作为储能元件，光伏电池作为能量来源。系统会定期唤醒以进行传感器读取和广播数据，随后进入休眠模式以节省能量。

Bluetooth RAIL - SoC能量收集传感器

本示例使用了双能量收集扩展板，采用锂电容作为储能元件，光伏电池作为能量来源。设备的运行原理是：先通过电源管理芯片（PMIC, AEM13920）获取传感器数据，然后使用RAIL构建低功耗蓝牙数据包，并以不可连接的方式进行广播，以优化能耗。

Bluetooth RAIL - SoC能量收集动能开关

本项目旨在实现一个无线开关设备，搭配xG22E Explorer Kit与Kinetic Harvester Shield使用。该扩展板集成了动能开关电源和来自e-peas的电源管理芯片。

Bluetooth - SoC能量收集应用观察器

本项目旨在实现一个用于蓝牙能量收集示例的观察器设备。该设备会扫描并解析来自能量收集开关或传感器设备的广播数据包，并通过串口输出发送端的信息。当连接到开关设备时，LED会提供视觉反馈。

Zigbee GPD - SoC能量收集传感器

本项目展示了一个Zigbee Green Power设备，该设备完全由光伏电池采集的能量供电，无需电池。设备会定期唤醒，并向配对的Green Power Combo设备发送上报信息，展现了一个高能效、可持续的通信系统。

Zigbee GPD - SoC能量收集开关

本项目同样展示了一个完全由能量收集器供电的Zigbee Green Power设备，无需电池或其他储能元件。得益于较短的启动时间，该无线SoC能利用动能开关采集的能量快速唤醒，并向配对的Green Power Combo(GPC)设备发送上报信息。完成配网后，Green Power Device会向GPC发送切换命令GPDF，以控制GPC上的LED灯。

Zigbee GPC - SoC能量收集观察器

本项目展示了一个Zigbee GPC设备，用作能量收集型GPD的观察器。该GPC允许多个GPD与其配对，可接收并处理Green Power数据帧GPDF，并将GPDF转换为Zigbee Cluster Library（ZCL）数据包。其网络能力符合Zigbee规范的要求，可自行组建分布式Zigbee网络，或加入现有网络，例如由Raspberry Pi上的Home Assistant协调器建立的网络。