世強SUB-G+ Zigbee“雙輪”驅動智能節(jié)點接入物聯(lián)網(wǎng)

 關鍵字：物聯(lián)網(wǎng)、ZigBee、Sub-G、智能電表、無線抄表、智能家居、智能能源監(jiān)控擇、世強、Silicon Labs中國代理

作為物聯(lián)網(wǎng)應用中最重要的無線連接技術——“藍牙、WiFi、ZigBee、Sub-G”各顯神通。而一直在物聯(lián)網(wǎng)領域持續(xù)不斷發(fā)力的世強則將目光聚焦在Zigbee和SUB-G兩項技術上，這源于世強代理的Silicon Labs完整、強大、可靠且最容易使用的無線方案。

Silicon Labs擁有最全面的SUB-GHz無線互連產(chǎn)品，包括EZRadio、EZRadioPRO、Wireless MCU三大系列，其核心優(yōu)勢包括：發(fā)射功率高達20dbm、接受靈敏度高達-126dbm、睡眠電流低至50nA，非常適合無線抄表、電子標簽、無線煙感、RKE……等應用。而Silicon Labs Ember ZigBee產(chǎn)品內部集成cortex-M3 MCU、睡眠電流低至0.4uA、具有業(yè)內最優(yōu)秀的協(xié)議棧、自由組網(wǎng)等特點，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無線互連方案搶占巨大商機

在無線應用領域，1GHz以下(Sub-GHz)頻段的無線市場擁有巨大且日益增長的商業(yè)機會。以汽車、消費電子市場為例：僅汽車的無鑰匙進入系統(tǒng)，每年就有1.5億套產(chǎn)品市場;而消費類電子產(chǎn)品的市場容量每年都有上億套。此外，家庭自動化和自動抄表應用也有很高的市場需求。

Silicon Labs擁有最全面的SUB-GHz無線互連產(chǎn)品以滿足這些日益增長的物聯(lián)網(wǎng)應用需求，并且這些產(chǎn)品還擁有豐富的產(chǎn)品型號供用戶選擇，如下圖1所示。

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 且易于設計)，同時以更復雜的 ISM 頻段應用為目標，并提供了若干增強參數(shù)和功能，包括從 119 至 1050 MHz 的頻率覆蓋范圍和高達 +20 dBm 的輸出功率。還包括喚醒定時器、低電量探測器，發(fā)射和接收數(shù)據(jù) FIFO、加電復位電路和通用數(shù)字 I/O 等內置功能。

Wireless MCU則集成了8位低功耗MCU，再加上EZRadioPRO高端的無線性能，是一個SOC的無線MCU產(chǎn)品，不僅具備最優(yōu)秀的無線特性，同時還擁有自己獨特的8051 MCU特性。

1. EZRadio——設計簡單，更低BOM成本的應用

EZRadio系列設計簡單，適合更低BOM成本的應用。Si4010射頻發(fā)射器是業(yè)界首個單芯片遙控IC，僅需一個外部旁路電容、一塊印制電路板、電池和一個帶按鍵的外殼便能構成完整的無線遙控器。Si4010采用專利的無晶體振蕩器架構，其載波頻率精確度在商業(yè)溫度范圍內可達±150 ppm，在工業(yè)溫度范圍內則可達±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，且無需使用外部晶體振蕩器。

如上圖2所示，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。

2. EZRadioPRO——性能和成本優(yōu)于同類競爭產(chǎn)品的超高性價比

EZRadioPRO系列的各方面性能都相對于EZRadio做了的提升，具有超高的性價比。如下圖3所示，相比競爭產(chǎn)品，發(fā)射功率可以達到20dBm(而競爭器件一般只能達到13 dBm)。相比競爭對手的-115 dBm的靈敏度，EZRadioPRO達到-126 dBm。 全頻段的范圍可以達到115—1050MHz，并且可以通過全頻測試，而競爭產(chǎn)品一般是固定的頻點。

EZRadioPRO具有更低的系統(tǒng)成本，競爭產(chǎn)品需外加 PA/LNA才能達到和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MCU負擔也都是EZRadioPRO的優(yōu)勢。

特別值得一提的是Si4438，其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/待機電流(50nA，寄存器內容保持)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，內置的分集式天線和跳頻支持可進一步擴展傳輸距離、增強無線性能。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。

3. 最低功耗無線 MCU——集成240-960MHZ無線收發(fā)器

Si10xx 無線 MCU系列是業(yè)內功耗最低的單芯片解決方案，結合了一個 MCU 解決方案和一個 Sub-GHz集成射頻收發(fā)器。這些產(chǎn)品專為滿足需要射頻雙向通信鏈路的低功耗嵌入式系統(tǒng)的具體要求而設計。其關鍵特性包括：

l 更長的電池壽命(業(yè)界最低的休眠功耗 100nA)

l 支持單電池供電

l 業(yè)界領先的 link budget (146 dB)

l 不需要外接PA發(fā)射功率達到 +20 dBm

l -126 dBm的接受靈敏度極大的提高了接受范圍

l 獨特的DC-DC升壓轉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)應用

l 2uS 喚醒時間

l 支持天線分集

完整的無線開發(fā)工具和天線參考設計加快開發(fā)進程

Silicon Labs提供各種演示和開發(fā)工具來加快無線開發(fā)。如下圖5所示為Silicon Labs關于無線方面所有的開發(fā)工具。Silicon Labs主要代理商世強技術中心專家楊波還特別強調世強可以提供這些開發(fā)工具并協(xié)調演示。

Silicon Labs 的無線開發(fā)套件 (WDS) 為無線應用開發(fā)人員提供一套完整的工具集，開發(fā)人員通過它，需要很少或不需要特殊的射頻設計和測量經(jīng)驗，就可快速輕松地創(chuàng)建和部署高效而文件的低成本無線應用。

Silicon Labs 在 WDS 軟件中提供 EZRadio 和 EZRadioPRO 的 GHz 子產(chǎn)品的示例項目(示例代碼)。這些示例項目已經(jīng)過 Silicon Labs 優(yōu)化并已驗證性能?？梢岳脴藴驶蜃远x參數(shù)來支持雙向和單向鏈接，支持數(shù)據(jù)包和直接模式，測試 RF 性能。GUI 控制面板為啟動應用程序代碼開發(fā)或在實驗室評估 RF 性能而設置自有配置的過程提供完全靈活性。并且在此環(huán)境中配置 EZRadioPRO 的高級設置，如此，則無需人工設置配件中的寄存器就可以完整地配置設備。

“此外，世強還提供多種天線參考設計，尤其是PA天線，因為他的面積很大，頻率又低，所以在低頻段設計方面難度非常大。世強專門針對不同頻段，例如彈簧天線，提供天線參考設計，還可以免費提供參考圖，演示，客戶可以直接拿去參考。”楊波指出。

Ember ZigBee平臺——物聯(lián)網(wǎng)無線連接方案的寵兒

而當家里需要幾十個不同的照明設備互連，這時ZigBee是更適合的無線技術。在物聯(lián)網(wǎng)的市場里有很多設備已經(jīng)開始大量使用ZigBee技術，包括照明、溫度調節(jié)以及電視遙控。當大量的設備需要互連時，ZigBee技術的應用會更多更重要。

Ember ZigBee平臺是對Silicon Labs EZRadio 、EZRadioPRO sub-GHz收發(fā)器以及Si10xx無線MCU等產(chǎn)品組合的有力補充，為需要擴展無線范圍、提高帶寬和延長電池壽命的點對點網(wǎng)絡以及星型網(wǎng)絡應用提供高性能、低功耗解決方案。

Silicon Labs Ember ZigBee產(chǎn)品具有強大的硬件性能，包括：強大的 RF性能(IEEE 802.15.4 transceiver、發(fā)射功率可達 +8dBm、-102dBm 靈敏度 @ 250kbps);業(yè)界領先 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);超低的待機電流(最低可達0. 4uA)。

EM35x和EM358x ZigBee芯片是業(yè)內領先的基于 ARM Cortex-M3 的 ZigBee SoC 系列，其可在一個緊湊的封裝內提供無與倫比的性能、功耗和代碼密度。EM35x和EM358x 系列結合了一個 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大的網(wǎng)絡級調試功能。這些設備結合了 ARM 工具的強大生態(tài)系統(tǒng)，使 OEM 可以簡化開發(fā)過程，并縮短上市時間。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25%。

“軟件是ZigBee最大的亮點，作為ZigBee聯(lián)盟的領袖，他還具有業(yè)內最優(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。在代碼應用方面都有完整的協(xié)議包，方便用戶按需調用。”楊波表示。

如下圖8所示的拉斯維加斯亞洲大酒店，具有1萬多個節(jié)點，通過Silabs zigBee的產(chǎn)品進行控制，其具有業(yè)界最強大的ZigBee協(xié)議棧和應用層，每一組網(wǎng)絡支持最多節(jié)點數(shù)可達1000多，而競爭方案只有100左右。世強還能夠提供參考的ZigBee協(xié)議庫和應用參考代碼，縮短設計周期，更快的投入市場。

在開發(fā)工具方面，如下圖12所示的調試軟件。Ember Desktop 可以查看和控制每個單一節(jié)點。USB Debug Adapter 能夠快速的數(shù)據(jù)傳輸，方便通過desktop實時的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)包跟蹤接口可以方便跟蹤網(wǎng)絡的每個節(jié)點數(shù)據(jù)動態(tài)情況。

本文小結

高性能、低成本、低功耗、可擴展性是Silabs 無線產(chǎn)品的主要優(yōu)勢，而通過世強的強大技術支持團隊，能夠為客戶提供所需要的技術支持，包括硬件和軟件方面，以幫助客戶成功。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、周圍環(huán)境，你準備好把握無線物聯(lián)這一市場孕育的巨大商機了么?