日前，由中國最大本土分銷企業(yè)世強(qiáng)攜手Silicon Labs共同傾力打造的2014創(chuàng)新技術(shù)巡回研討會在北京圓滿落下帷幕。此次研討會從上海啟動，巡回至杭州、深圳再到北京，超過500位熱衷設(shè)計電子業(yè)界人士到場聆聽、體驗和交流。
圖1. 世強(qiáng)2014創(chuàng)新技術(shù)巡回研討會深圳站一瞥。
從某種意義上說，這是一場關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)(IoT)產(chǎn)品與技術(shù)創(chuàng)新的專業(yè)盛會，來自雙方的資深技術(shù)專家親臨現(xiàn)場，以物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為主線，串起了Silicon Labs極具優(yōu)勢的低功耗MCU、高性能傳感器、高靈敏度無線收發(fā)器及任意頻點可編程時鐘技術(shù)等。
“或許大家還沒有意識到，我們所做的產(chǎn)品很多其實已經(jīng)跟物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和延伸，越來越多的終端正在不斷融入這個巨大的網(wǎng)絡(luò)，給我們電子產(chǎn)業(yè)帶來眾多的發(fā)展機(jī)會和技術(shù)挑戰(zhàn)?！毖杏憰鞒秩恕缽?qiáng)市場經(jīng)理張園根一席開場白直切主題。
相比很多處于概念階段的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和技術(shù)，Silicon Labs公司已經(jīng)在不斷地推出成熟技術(shù)和產(chǎn)品，攜手世強(qiáng)助推各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用“落地”。據(jù)悉，該公司每年有超過10%的營收是來自物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
8位/32位超低功耗MCU齊頭并進(jìn)
MCU是發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)不可缺少的核心技術(shù)，例如在物聯(lián)網(wǎng)的感知層，移動終端的體積越來越小，速度越來越快，電池壽命越來越長……這就要求MCU不光要“嵌入”，還要低功耗。對Energy Micro的收購，強(qiáng)化了Silicon Labs的低功耗嵌入式的設(shè)計能力。Energy Micro擁有業(yè)界最低功耗的32位微控制器產(chǎn)品——EFM32，其最低待機(jī)功耗只有900nA。
Silicon Labs亞太地區(qū)MCU高級市場營銷經(jīng)理彭志昌在演講中指出：“與現(xiàn)今市場上排在前10位的其他低功耗微控制器相比，基于Cortex M0的EFM32消耗的能量僅為其他同類8-bit、16-bit 或32-bit 微控制器的四分之一，堪稱微控制器領(lǐng)域省電的王者?！?/FONT>
如下圖2所示為EFM32 MCU的產(chǎn)品選擇，按內(nèi)核分為3大類：M0+、M3、M4。其中以M3的系列最為豐富，從低端到高端有4個系列，包括：Tiny，Gecko，Leopard，Giant。高端還可以支持TFT和USB功能，最大flash可以支持1Mb。最小封裝有QFN24。
圖2. 世強(qiáng)提供豐富的EFM32產(chǎn)品選擇和技術(shù)支持。
“從M0+到M4，所有型號的EFM32 MCU都是軟件兼容的，不同型號之間，相同后綴名可以pin-to-pin兼容，所以對于后續(xù)平臺的升級非常方便。”彭志昌指出。
雖然收購Energy Micro令Silicon Labs的MCU部門增加了250種ARM Cortex-M處理器EFM32 Gecko，但Silicon Labs并沒有放棄經(jīng)典的8位8051架構(gòu)產(chǎn)品線，這為客戶提供了更加靈活的選擇。
本次大會上，世強(qiáng)的資深技術(shù)工程師楊波介紹了100MIPS的8位MCU創(chuàng)新設(shè)計與應(yīng)用。Silabs 8bit MCU是高度集成的混合信號系統(tǒng)級芯片，具有與8051兼容的CIP-51微控制器內(nèi)核，指令集與MCS-51完全兼容。如下圖3所示為Silabs MCU的產(chǎn)品分類，包括：低功耗系列、USB功能系列、常規(guī)系列、汽車級系列、高性能混合模擬及無線MCU系列。
圖3. Silabs MCU的產(chǎn)品分類。
“最早的MCS51內(nèi)核，一般一個指令周期至少需要12個時鐘周期，所以運算速度相對來說比較慢。而Silicon Labs加載了獨特的指令結(jié)構(gòu)，實行流水線操作，其70%的指令只需要1到2個時鐘周期就可以完成，所以速度達(dá)到25MIPS～100MIPS，并且在整個電壓范圍內(nèi)全速運行。”楊波指出。
高性能、低功耗(業(yè)界最低Sleep Mode電流10nA，Active Mode電流160uA/MHz)、強(qiáng)大的模擬特性(集成高分辨率16位ADC和12位DAC，高精度振蕩器)和高集成度(USB & Wireless;MCU + Wireless收發(fā)器)是Silicon Labs 8bit MCU最主要的優(yōu)勢特性。
盡管世強(qiáng)能給客戶提供的既有32位ARM Cortex-M微控制器，又有經(jīng)典的8位MCU 8051。但光有了這些“硬菜”還不夠，為了簡化用戶的開發(fā)流程，Silicon Labs發(fā)布了Simplicity Studio開發(fā)平臺，并于今年3月份更新了最新版本。最新版Simplicity Studio同時支持Silicon Labs的32位EFM32 Gecko微控制器和8位MCU的開發(fā)，并集成了基于Eclipse的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，支持32位和8位嵌入式系統(tǒng)。
眾多產(chǎn)品選擇、良好的軟硬件兼容，專業(yè)的技術(shù)支持讓客戶的平臺切換、產(chǎn)品開發(fā)更簡單，大大減少開發(fā)工作，縮短開發(fā)周期……世強(qiáng)的MCU產(chǎn)品優(yōu)勢不勝枚舉。
實現(xiàn)萬物互聯(lián)的豐富傳感器選擇
如果說MCU是物聯(lián)網(wǎng)中控制系統(tǒng)的大腦，那么大腦將要通過各種各樣的傳感器來獲得數(shù)據(jù)。Silicon Labs的傳感器目前涵蓋溫濕度，紅外接近，環(huán)境光，手勢感應(yīng)，電壓電流，以及全球首款單芯片紫外線傳感器等，能滿足眾多的物聯(lián)網(wǎng)傳感器需求，并且新產(chǎn)品還在不斷推出。
圖4. Silicon Labs的傳感器產(chǎn)品概覽。
Si11xx 紫外線指數(shù)、環(huán)境光和接近/手勢傳感器是研討會上世強(qiáng)專家重點介紹的產(chǎn)品。這是Silicon Labs在今年2月份推出的業(yè)界首款適用于智能手機(jī)和可穿戴式產(chǎn)品的單芯片數(shù)字紫外線(UV)指數(shù)傳感器IC，設(shè)計旨在檢測UV光照強(qiáng)度、心臟/脈搏速率、血氧飽和度，以及提供接近/手勢控制等。
傳統(tǒng)的UV傳感器由對UV敏感的光電二極管、外置的微控制器(MCU)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)以及信號處理固件組成。Silicon Labs首先將所有這些功能集成到單芯片解決方案中，超小的2mm x 2mm封裝有助于減小最終設(shè)計的尺寸且降低物料清單(BOM)成本。
UV指數(shù)傳感器的超低功耗架構(gòu)可幫助用戶采用更小電池實現(xiàn)更薄的可穿戴式設(shè)計，在每秒一次的UV測量速率下平均電流低至1.2μA，有效的延長了電池壽命。在功耗顯著低于同類產(chǎn)品條件下，傳感器也提供了更大的靈敏度和感應(yīng)距離。憑著單一的25.6μs紅外光LED工作時間，高靈敏度的IR傳感器能夠在移動感應(yīng)和手勢識別應(yīng)用中明顯延長電池壽命，同時保持長達(dá)50cm的感應(yīng)距離。此外，LED電流動態(tài)調(diào)整也進(jìn)一步降低了系統(tǒng)功耗。
Si1132是全球首款單芯片數(shù)字紫外線指數(shù)傳感器，具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的I2C接口可讀取數(shù)字化的UV指數(shù)數(shù)據(jù)。Si1145/46/47 UV和IR接近/環(huán)境光傳感器，根據(jù)型號提供單、雙、三個LED驅(qū)動器集成選項，可為手勢識別提供15級可選擇的驅(qū)動等級。
此外，世強(qiáng)專家還介紹了Silicon Labs的Si701x/2x溫濕度傳感器，如下圖中的智能家居傳感模塊中就有用到。
圖5. 世強(qiáng)展示的智能家居傳感模塊。
無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)側(cè)重SUB-G和Zigbee
對于實現(xiàn)萬物互聯(lián)必須具備的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，世強(qiáng)的關(guān)注點在于SUB-G和Zigbee技術(shù)。如下圖6所示的Zigbee Demo和Si4438無線收發(fā)模塊就在展會現(xiàn)場吸引了眾多工程師圍觀。
圖6. 世強(qiáng)展示的Zigbee Demo和Si4438無線收發(fā)模塊。
使用CMOS的RF技術(shù)一直是Silicon Labs的強(qiáng)項，其被廣泛應(yīng)用于廣播、電視、接口電路等應(yīng)用。但是由于空白頻段技術(shù)尚未興起，想要涉足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，Silicon Labs還需要發(fā)展新的協(xié)議下的無線技術(shù)。Silicon Labs收購的Ember公司正是智能儀表和家庭區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(HAN)產(chǎn)品的ZigBee技術(shù)世界領(lǐng)先供應(yīng)商，同時作為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，可以支持成千上萬個節(jié)點并避免網(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，方便用戶按需調(diào)用。收購為Silicon Labs增添了Ember ZigBee無線SoC產(chǎn)品線和相應(yīng)的工具，包括EM35x SoC和網(wǎng)路協(xié)同處理器(NCP)產(chǎn)品以及EmberZNet PRO軟件。
今年3月份，EM35x SoC又添新成員——EM358x SoC產(chǎn)品系列，EM358x SoC產(chǎn)品系列提供了額外的Flash和RAM存儲容量選項，滿足更大、更復(fù)雜的智能能源和家庭自動化設(shè)計需求。
EM35x和EM358x ZigBee芯片是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的基于 ARM Cortex-M3 的ZigBeeSoC系列，其可在一個緊湊的封裝內(nèi)提供無與倫比的性能、功耗和代碼密度。EM35x和EM358x 系列結(jié)合了一個 2.4 GHz IEEE 802.15.4 無線電收發(fā)器與一個 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 可以簡化開發(fā)過程，并縮短上市時間。
而在SUB-GHz方面， Silicon Labs的新型Si4438 EZRadioPRO產(chǎn)品為中國智能電表量身定做，是中國智能電表市場上最節(jié)能的sub-GHz無線解決方案，所提供的睡眠/待機(jī)電流(50nA，寄存器內(nèi)容保持)比同類收發(fā)器低40倍。
利用高效的片上功率放大器(PA)，Si4438 IC通過提供+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，可為智能電表延長傳輸距離并提供可靠的通信鏈路。同時，內(nèi)置的分集式天線和跳頻支持可進(jìn)一步擴(kuò)展傳輸距離、增強(qiáng)無線性能。由于分集式天線緊密集成到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傳輸距離。
特別值得一提的還有Si4010 發(fā)射解決方案，相比競爭對手解決方案，其外部只需接一個電容器。
圖7. Si4010 發(fā)射解決方案外部只需接一個電容。
在時鐘方面的創(chuàng)新
時鐘被喻為電子系統(tǒng)的心臟，在物聯(lián)網(wǎng)中，自然也少不了這方面的創(chuàng)新?；贑MEMS(CMOS+MEMS)技術(shù)的MEMS振蕩器，可以說是Silicon Labs最顯著的技術(shù)創(chuàng)新之一。通過結(jié)合MEMS和CMOS兩者的最好特性，CMEMS可編程振蕩器能夠為成本和功耗受限的嵌入式、工業(yè)和消費類電子應(yīng)用提供最佳的通用型振蕩器解決方案，最終成為優(yōu)秀的石英晶體振蕩器(XO)替代解決方案。CMEMS相比XO的優(yōu)勢如下：
1、針對成本、空間和功耗敏感型應(yīng)用的通用振蕩器;
2、定制樣片交付時間少于2周;
3、直接替換晶體振蕩器 (XO) ;
4、在客戶現(xiàn)場使用現(xiàn)場編程器立即定制樣片;
5、高穩(wěn)定性和可預(yù)見性供應(yīng)鏈;
6、在全溫度范圍、撞擊、震動等環(huán)境下，具有10年的高穩(wěn)定頻率輸出;
7、性能與XO相比，在震動、撞擊、溫度和老化環(huán)境下更可靠。
Silicon Labs時鐘產(chǎn)品集包含所有構(gòu)建強(qiáng)大、可靠的系統(tǒng)時鐘樹所需的模塊。如下圖8所示，世強(qiáng)提供一站式時鐘產(chǎn)品的采購?！皬膱D中的金字塔可以看到，除了頂尖的產(chǎn)品，比如原子鐘、銫子鐘，TXO、UXO目前還沒有涉及，而像去抖時鐘，XO、VCXO，包括X86的時鐘等，世強(qiáng)都能提供，您只需要告訴我們你的時鐘頻點參數(shù)需求，剩下的我們幫你完成!”Silicon Labs Silicon Labs高級現(xiàn)場應(yīng)用工程師羅林全表示。
圖8. 世強(qiáng)提供一站式時鐘采購服務(wù)。
把脈物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大趨勢，幫助客戶成功
以上介紹的MCU、傳感器、無線收發(fā)器及任意頻點可編程時鐘技術(shù)只是世強(qiáng)&Silicon Labs物聯(lián)網(wǎng)解決方案的一部分。事實上，物聯(lián)網(wǎng)是一個龐大而多樣化的市場，需要混合信號技術(shù)、最大能源效率和多樣化產(chǎn)品，所有對于物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用核心半導(dǎo)體器件的要求都可以歸結(jié)為：高集成、高性能、低功耗、種類多、體積小、速度快等，在IoT這個令人激動的應(yīng)用中，需要無線、低功耗 MCU、電源、傳感器、軟件和開發(fā)工具的全方位支持。
正如研討會主持人總結(jié)道，“世強(qiáng)在過去20年中不斷進(jìn)行企業(yè)能力建設(shè)，不斷進(jìn)行市場和技術(shù)創(chuàng)新以開拓新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域，致力于幫助客戶成功。把脈物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大趨勢，未來世強(qiáng)將攜手Silicon Labs為中國廠商提供更多最具競爭優(yōu)勢的創(chuàng)新產(chǎn)品和技術(shù)方案?！?/FONT>
（轉(zhuǎn)載）
