作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中最重要的無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)——“藍(lán)牙、WiFi、ZigBee、Sub-G”各顯神通。而一直在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域持續(xù)不斷發(fā)力的世強(qiáng)則將目光聚焦在Zigbee和SUB-G兩項(xiàng)技術(shù)上,這源于世強(qiáng)代理的Silicon Labs完整、強(qiáng)大、可靠且最容易使用的無(wú)線(xiàn)方案。
Silicon Labs擁有最全面的SUB-GHz無(wú)線(xiàn)互連產(chǎn)品,包括EZRadio、EZRadioPRO、Wireless MCU三大系列,其核心優(yōu)勢(shì)包括:發(fā)射功率高達(dá)20dbm、接受靈敏度高達(dá)-126dbm、睡眠電流低至50nA,非常適合無(wú)線(xiàn)抄表、電子標(biāo)簽、無(wú)線(xiàn)煙感、RKE……等應(yīng)用。而Silicon Labs Ember ZigBee產(chǎn)品內(nèi)部集成cortex-M3 MCU、睡眠電流低至0.4uA、具有業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的協(xié)議棧、自由組網(wǎng)等特點(diǎn),這使其成為智能家居,智能能源監(jiān)控,LED控制(ZLL)……等的不二之選。
最全面的SUB-GHz無(wú)線(xiàn)互連方案搶占巨大商機(jī)
在無(wú)線(xiàn)應(yīng)用領(lǐng)域,1GHz以下(Sub-GHz)頻段的無(wú)線(xiàn)市場(chǎng)擁有巨大且日益增長(zhǎng)的商業(yè)機(jī)會(huì)。以汽車(chē)、消費(fèi)電子市場(chǎng)為例:僅汽車(chē)的無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng),每年就有1.5億套產(chǎn)品市場(chǎng);而消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的市場(chǎng)容量每年都有上億套。此外,家庭自動(dòng)化和自動(dòng)抄表應(yīng)用也有很高的市場(chǎng)需求。
Silicon Labs擁有最全面的SUB-GHz無(wú)線(xiàn)互連產(chǎn)品以滿(mǎn)足這些日益增長(zhǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求,并且這些產(chǎn)品還擁有豐富的產(chǎn)品型號(hào)供用戶(hù)選擇,如下圖1所示。
圖1. Silicon Labs SUB-GHz無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品擁有豐富的產(chǎn)品型號(hào)選擇。
EZRadioPRO 包括了EZRadio 射頻發(fā)射器、接收器和收發(fā)器的所有吸引人的特性(例如高集成度、低成本、靈活性、低 BOM 且易于設(shè)計(jì)),同時(shí)以更復(fù)雜的 ISM 頻段應(yīng)用為目標(biāo),并提供了若干增強(qiáng)參數(shù)和功能,包括從 119 至 1050 MHz 的頻率覆蓋范圍和高達(dá) +20 dBm 的輸出功率。還包括喚醒定時(shí)器、低電量探測(cè)器,發(fā)射和接收數(shù)據(jù) FIFO、加電復(fù)位電路和通用數(shù)字 I/O 等內(nèi)置功能。
Wireless MCU則集成了8位低功耗MCU,再加上EZRadioPRO高端的無(wú)線(xiàn)性能,是一個(gè)SOC的無(wú)線(xiàn)MCU產(chǎn)品,不僅具備最優(yōu)秀的無(wú)線(xiàn)特性,同時(shí)還擁有自己獨(dú)特的8051 MCU特性。
1. EZRadio——設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,更低BOM成本的應(yīng)用
EZRadio系列設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,適合更低BOM成本的應(yīng)用。Si4010射頻發(fā)射器是業(yè)界首個(gè)單芯片遙控IC,僅需一個(gè)外部旁路電容、一塊印制電路板、電池和一個(gè)帶按鍵的外殼便能構(gòu)成完整的無(wú)線(xiàn)遙控器。Si4010采用專(zhuān)利的無(wú)晶體振蕩器架構(gòu),其載波頻率精確度在商業(yè)溫度范圍內(nèi)可達(dá)±150 ppm,在工業(yè)溫度范圍內(nèi)則可達(dá)±250 ppm,它的精確度比傳統(tǒng)的表面聲波(SAW)發(fā)射器高出兩倍,且無(wú)需使用外部晶體振蕩器。
圖2. Si4010 發(fā)射解決方案外部只需接一個(gè)電容。
如上圖2所示,Si4010 發(fā)射解決方案,相比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手解決方案,其外部只需接一個(gè)電容器。
2. EZRadioPRO——性能和成本優(yōu)于同類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的超高性?xún)r(jià)比
EZRadioPRO系列的各方面性能都相對(duì)于EZRadio做了的提升,具有超高的性?xún)r(jià)比。如下圖3所示,相比競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品,發(fā)射功率可以達(dá)到20dBm(而競(jìng)爭(zhēng)器件一般只能達(dá)到13 dBm)。相比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的-115 dBm的靈敏度,EZRadioPRO達(dá)到-126 dBm。 全頻段的范圍可以達(dá)到115—1050MHz,并且可以通過(guò)全頻測(cè)試,而競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品一般是固定的頻點(diǎn)。
圖3. EZRadioPRO 相比競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)。
EZRadioPRO具有更低的系統(tǒng)成本,競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品需外加 PA/LNA才能達(dá)到和EZRadioPRO同樣的性能,所以從整體成本上做了很大的節(jié)約。此外,更低的工作電流(18mA at +10dBm,~85mA at +20dBm)、50nA的sleep 電流、減少M(fèi)CU負(fù)擔(dān)也都是EZRadioPRO的優(yōu)勢(shì)。
特別值得一提的是Si4438,其為中國(guó)智能電表量身定做,是中國(guó)智能電表市場(chǎng)上最節(jié)能的sub-GHz無(wú)線(xiàn)解決方案,所提供的睡眠/待機(jī)電流(50nA,寄存器內(nèi)容保持)比同類(lèi)收發(fā)器低40倍。
利用高效的片上功率放大器(PA),Si4438 IC通過(guò)提供+20dBm輸出功率、-124dBm靈敏度、114dB鏈路預(yù)算和58dB臨近通道抑制等規(guī)格特性,可為智能電表延長(zhǎng)傳輸距離并提供可靠的通信鏈路。同時(shí),內(nèi)置的分集式天線(xiàn)和跳頻支持可進(jìn)一步擴(kuò)展傳輸距離、增強(qiáng)無(wú)線(xiàn)性能。由于分集式天線(xiàn)緊密集成到Si4438收發(fā)器,因此可以提高系統(tǒng)鏈路預(yù)算8~10dB,即使在惡劣的環(huán)境條件下也可以有效延長(zhǎng)傳輸距離。
3. 最低功耗無(wú)線(xiàn) MCU——集成240-960MHZ無(wú)線(xiàn)收發(fā)器
Si10xx 無(wú)線(xiàn) MCU系列是業(yè)內(nèi)功耗最低的單芯片解決方案,結(jié)合了一個(gè) MCU 解決方案和一個(gè) Sub-GHz集成射頻收發(fā)器。這些產(chǎn)品專(zhuān)為滿(mǎn)足需要射頻雙向通信鏈路的低功耗嵌入式系統(tǒng)的具體要求而設(shè)計(jì)。其關(guān)鍵特性包括:
l 更長(zhǎng)的電池壽命(業(yè)界最低的休眠功耗 100nA)
l 支持單電池供電
l 業(yè)界領(lǐng)先的 link budget (146 dB)
l 不需要外接PA發(fā)射功率達(dá)到 +20 dBm
l -126 dBm的接受靈敏度極大的提高了接受范圍
l 獨(dú)特的DC-DC升壓轉(zhuǎn)換能夠降低電池的工作消耗
l 5x6mm QFN-36小封裝非常適合空間受限的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
l 2uS 喚醒時(shí)間
l 支持天線(xiàn)分集
圖4. 無(wú)線(xiàn)MCU系列的產(chǎn)品選型,根據(jù)不同的需要選擇MCU資源及無(wú)線(xiàn)的資源
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完整的無(wú)線(xiàn)開(kāi)發(fā)工具和天線(xiàn)參考設(shè)計(jì)加快開(kāi)發(fā)進(jìn)程
Silicon Labs提供各種演示和開(kāi)發(fā)工具來(lái)加快無(wú)線(xiàn)開(kāi)發(fā)。如下圖5所示為Silicon Labs關(guān)于無(wú)線(xiàn)方面所有的開(kāi)發(fā)工具。Silicon Labs主要代理商世強(qiáng)技術(shù)中心專(zhuān)家楊波還特別強(qiáng)調(diào)世強(qiáng)可以提供這些開(kāi)發(fā)工具并協(xié)調(diào)演示。
圖5. Silabs 無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工具,世強(qiáng)可以提供這些開(kāi)發(fā)工具并協(xié)調(diào)演示。
Silicon Labs 的無(wú)線(xiàn)開(kāi)發(fā)套件 (WDS) 為無(wú)線(xiàn)應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員提供一套完整的工具集,開(kāi)發(fā)人員通過(guò)它,需要很少或不需要特殊的射頻設(shè)計(jì)和測(cè)量經(jīng)驗(yàn),就可快速輕松地創(chuàng)建和部署高效而文件的低成本無(wú)線(xiàn)應(yīng)用。
圖6. Wireless開(kāi)發(fā)軟件(WDS)。
Silicon Labs 在 WDS 軟件中提供 EZRadio 和 EZRadioPRO 的 GHz 子產(chǎn)品的示例項(xiàng)目(示例代碼)。這些示例項(xiàng)目已經(jīng)過(guò) Silicon Labs 優(yōu)化并已驗(yàn)證性能??梢岳脴?biāo)準(zhǔn)或自定義參數(shù)來(lái)支持雙向和單向鏈接,支持?jǐn)?shù)據(jù)包和直接模式,測(cè)試 RF 性能。GUI 控制面板為啟動(dòng)應(yīng)用程序代碼開(kāi)發(fā)或在實(shí)驗(yàn)室評(píng)估 RF 性能而設(shè)置自有配置的過(guò)程提供完全靈活性。并且在此環(huán)境中配置 EZRadioPRO 的高級(jí)設(shè)置,如此,則無(wú)需人工設(shè)置配件中的寄存器就可以完整地配置設(shè)備。
“此外,世強(qiáng)還提供多種天線(xiàn)參考設(shè)計(jì),尤其是PA天線(xiàn),因?yàn)樗拿娣e很大,頻率又低,所以在低頻段設(shè)計(jì)方面難度非常大。世強(qiáng)專(zhuān)門(mén)針對(duì)不同頻段,例如彈簧天線(xiàn),提供天線(xiàn)參考設(shè)計(jì),還可以免費(fèi)提供參考圖,演示,客戶(hù)可以直接拿去參考。”楊波指出。
Ember ZigBee平臺(tái)——物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)連接方案的寵兒
而當(dāng)家里需要幾十個(gè)不同的照明設(shè)備互連,這時(shí)ZigBee是更適合的無(wú)線(xiàn)技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)里有很多設(shè)備已經(jīng)開(kāi)始大量使用ZigBee技術(shù),包括照明、溫度調(diào)節(jié)以及電視遙控。當(dāng)大量的設(shè)備需要互連時(shí),ZigBee技術(shù)的應(yīng)用會(huì)更多更重要。
Ember ZigBee平臺(tái)是對(duì)Silicon Labs EZRadio 、EZRadioPRO sub-GHz收發(fā)器以及Si10xx無(wú)線(xiàn)MCU等產(chǎn)品組合的有力補(bǔ)充,為需要擴(kuò)展無(wú)線(xiàn)范圍、提高帶寬和延長(zhǎng)電池壽命的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)以及星型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供高性能、低功耗解決方案。
Silicon Labs Ember ZigBee產(chǎn)品具有強(qiáng)大的硬件性能,包括:強(qiáng)大的 RF性能(IEEE 802.15.4 transceiver、發(fā)射功率可達(dá) +8dBm、-102dBm 靈敏度 @ 250kbps);業(yè)界領(lǐng)先 CPU(32-bit ARM Cortex-M3 、512/256kB flash、64/32kB RAM);豐富的外圍(14-bit ΣΔ ADC、串口: UART, SPI, I2C, USB);超低的待機(jī)電流(最低可達(dá)0. 4uA)。
EM35x和EM358x ZigBee芯片是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的基于 ARM Cortex-M3 的 ZigBee SoC 系列,其可在一個(gè)緊湊的封裝內(nèi)提供無(wú)與倫比的性能、功耗和代碼密度。EM35x和EM358x 系列結(jié)合了一個(gè) 2.4 GHz IEEE 802.15.4 無(wú)線(xiàn)電收發(fā)器與一個(gè) 32 位微處理器、閃存和 RAM,具有受硬件支持的強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)級(jí)調(diào)試功能。這些設(shè)備結(jié)合了 ARM 工具的強(qiáng)大生態(tài)系統(tǒng),使 OEM 可以簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)過(guò)程,并縮短上市時(shí)間。Ember ZigBee器件還可提供極佳的信息延遲和數(shù)據(jù)吞吐量,比其他ZigBee解決方案的電池壽命至少延長(zhǎng)25%。
圖7. EM35x ZigBee芯片和競(jìng)爭(zhēng)器件的基礎(chǔ)特性對(duì)比。
“軟件是ZigBee最大的亮點(diǎn),作為ZigBee聯(lián)盟的領(lǐng)袖,他還具有業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的協(xié)議棧,可以支持成千上萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)并避免網(wǎng)路阻塞等狀況的發(fā)生。在代碼應(yīng)用方面都有完整的協(xié)議包,方便用戶(hù)按需調(diào)用。”楊波表示。
如下圖8所示的拉斯維加斯亞洲大酒店,具有1萬(wàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn),通過(guò)Silabs zigBee的產(chǎn)品進(jìn)行控制,其具有業(yè)界最強(qiáng)大的ZigBee協(xié)議棧和應(yīng)用層,每一組網(wǎng)絡(luò)支持最多節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)1000多,而競(jìng)爭(zhēng)方案只有100左右。世強(qiáng)還能夠提供參考的ZigBee協(xié)議庫(kù)和應(yīng)用參考代碼,縮短設(shè)計(jì)周期,更快的投入市場(chǎng)。
圖8. 通過(guò)Silabs ZigBee產(chǎn)品進(jìn)行控制的拉斯維加斯亞洲大酒店。
在開(kāi)發(fā)工具方面,如下圖12所示的調(diào)試軟件。Ember Desktop 可以查看和控制每個(gè)單一節(jié)點(diǎn)。USB Debug Adapter 能夠快速的數(shù)據(jù)傳輸,方便通過(guò)desktop實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)包跟蹤接口可以方便跟蹤網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)情況。
圖9. ZigBee開(kāi)發(fā)工具。
本文小結(jié)
高性能、低成本、低功耗、可擴(kuò)展性是Silabs 無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品的主要優(yōu)勢(shì),而通過(guò)世強(qiáng)的強(qiáng)大技術(shù)支持團(tuán)隊(duì),能夠?yàn)榭蛻?hù)提供所需要的技術(shù)支持,包括硬件和軟件方面,以幫助客戶(hù)成功。物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)——正在——繼續(xù)改變我們的生活方式、工作方式、周?chē)h(huán)境,你準(zhǔn)備好把握無(wú)線(xiàn)物聯(lián)這一市場(chǎng)孕育的巨大商機(jī)了么?
關(guān)于世強(qiáng)
世強(qiáng)先進(jìn)成立于1993年,是包括安華高、瑞薩電子、Silicon Labs、Rogers、Melexis、英飛凌、acam、Alliance、Micrel、Littelfuse、NEMICON、EMC & RF Labs、EPSON、Ricoh、Cypress、Vincotech、安捷倫等在內(nèi)的全球知名半導(dǎo)體企業(yè)及測(cè)試測(cè)量儀器公司在大中國(guó)區(qū)的重要分銷(xiāo)商,同時(shí)也是眾多電子制造和研發(fā)企業(yè)的重要供應(yīng)商,產(chǎn)品業(yè)務(wù)廣泛覆蓋工業(yè)、安防、醫(yī)療、汽車(chē)、智能手機(jī)、通信設(shè)備、消費(fèi)、智能四表、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。
作為技術(shù)驅(qū)動(dòng)型分銷(xiāo)企業(yè) ,世強(qiáng)還擁有成熟的技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)和系統(tǒng)的服務(wù)流程,根據(jù)需求向客戶(hù)提供新產(chǎn)品推介、快速樣品、應(yīng)用咨詢(xún)、方案及軟件設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)環(huán)境、售后及物流等方面的專(zhuān)業(yè)服務(wù)。2013年,世強(qiáng)年銷(xiāo)售額1.8億美金,在全國(guó)設(shè)有17個(gè)分公司和辦事處,擁有員工近500人。
評(píng)論