關鍵字: SILICON LABS 超低功耗 無線MCU
為滿足家居自動化和儀表對能效的需求,Silicon Laboratories (芯科實驗室有限公司,簡稱Silicon Labs)日前宣布推出業(yè)界最低功耗單芯片無線微控制器(MCU)。Silicon Labs新推出的超低功耗Si10xx無線MCU(Si1000/1/2/3/4/5,Si1010/1/2/3/4/5)系列產品能充分滿足電池供電家居自動化系統(tǒng)、智能儀表、室內監(jiān)測和安全系統(tǒng)對于功耗和RF的需求。
Si10xx系列產品在5mm×7mm大小的封裝內,集成了高性能、超低功耗的CIP-51TM內核8位單片機 C8051F9XX ,以及Silicon Labs固有的 EZRadioPRO 系列RF收發(fā)器,僅需要少量外圍元件及PCB面積就能組成高性能無線收發(fā)系統(tǒng)。其MCU包含高達25MIPS的處理器,64kB的Flash,低功耗電源處理模塊,豐富的數字外設如SPI、SMBUS、UART總線,PCA輸出陣列,多組定時器,以及模擬外設如具有300KSPS采樣速度的10位ADC模塊、溫度傳感器、比較器等等。而RF部分最高20DBM的發(fā)射功率,-121DBm的靈敏度,使系統(tǒng)擁有了高達的141DB 鏈路預算,從而達到了比同類產品幾倍的有效工作距離。可以說,Si10xx系列產品提供了目前業(yè)界最高性能的單芯片無線MCU解決方案
高性能、資源豐富的MCU
Si10xx家族產品內建了低功耗混合信號片上系統(tǒng)型的MCU。具有優(yōu)異的性能、豐富的資源及外設。見圖FIGURE1.1 主要特性如下:
該MCU FLASH存儲器具有在系統(tǒng)重新編程能力,可用于非易失性數據存儲,并允許現場更新8051固件。用戶軟件對外設具有完全的控制,可以關斷任何外設以節(jié)省功耗。片內C2開發(fā)接口允許使用安裝在最終應用系統(tǒng)上的產品MCU進行非入侵式、全速、在系統(tǒng)調試,能夠在工業(yè)溫度范圍內用0.9~1.8V或者1.8~3.6V工作(即單節(jié)或者兩節(jié) AAA電池)。
領先的RF收發(fā)系統(tǒng)
Si10xx家族產品同時集成了EZRadioPRO 系列RF收發(fā)器,擁有很寬的工作頻率范圍, 高靈敏度,多種調制方式,輸出功率大且可以很方便編程調節(jié),發(fā)射功耗非常低,傳輸速率高,有141DB的LINK BUDGET 為業(yè)界領先!
>頻率范圍:240-960MHZ
>靈敏度:-121dBm
>FSK ,GFSK 和OOK
>20dBm(Si1010/1) (不需要外加PA ) ,+13 dBm(Si1012/3/4/5)
>18mA@+1dBm
>85mA@+20dBm
>Date rate =256kbps
為什么能夠超低功耗工作
該芯片由兩部部分組成,超低功耗MCU和射頻發(fā)射功耗低,是此芯片能超低功耗工作的根本原因,MCU 超低功耗的主要原因是:MCU供電是由DC-DC 和LDO組成供電系統(tǒng)MCU供電,這個系統(tǒng)有兩個好處,第一,它能實現單電池供電,可以節(jié)省一個電池出來,并聯給MCU供電,降低電池成本;第二,假設是雙電池供電,和市面上典型的其他低功耗MCU比較起來,它就有更大優(yōu)勢,根據
在正常工作模式下,在F,C恒定時,我們給MCU供電電壓是電池電壓一半,此時功耗為市面上典型的其他低功耗MCU四分之一,除去DC-DC(效率比競爭對手效高25%)和LDO 上小部分功率消耗,總功率消耗比市面上的低功耗MCU 還要低很多,大大延長電池壽命,電池成本減少到原來的五分之一,而且MCU處于恒定供電電壓,在休眠狀態(tài)下,DC-DC能被關掉!以下為供電示意圖和市面上典型低功耗MCU功耗對比圖。
CMOS M U C供電圖
市面上典型的MCU 與 silicon-labs si10XX(集成F9XX MCU)功耗對比圖
MCU 超低功耗的另個一個原因:喚醒時間短,只需2us ! 另外內置低功耗的smaRTClock, 射頻發(fā)射電流非常低,在18mA@+1dBm。 故內核為C8051F9XX的silicon-si10XX比業(yè)界低功耗的XXMSP430X 功耗低了很多,以下是它們兩個之間的比較:
為什么選擇SI10XX產品
可以從以下幾個方面考慮:
1、芯片功耗非常低;
2、高性能無線收發(fā)系統(tǒng);
3、高精度的ADC(內建溫度傳感器);
4、內部有一個極低功耗32位smaRTClock 外設(實時時鐘),可以直接用0.9-3.6V的電池電壓工作,即使在器件進入最低功耗的掉電方式仍然能正常工作;
5、應用電路簡單,外圍元件非常少,大大節(jié)省PCB面積,降低產品成本,下圖為電路參考設計圖。
應用領域
主要應用于上圖所示的四大領域:
1.智能能源和控制: 能量監(jiān)控,燈控,通道控制
2.安全方面:安全面板,PIR /運動檢測 ,門窗傳感器
3.測量方面:油,水測量,居家顯示,熱能管理。
4.汽車電子 :車庫門,遙控車鑰匙,TPMS 接收器
技術支持
為了提高采用Si10xx無線MCU進行智能家居與智能儀表產品開發(fā)的效率,Silicon Labs公司為MCU與系統(tǒng)設計、RF設計與優(yōu)化,以及網絡軟件設計提供了豐富的軟硬件開發(fā)工具。這些工具包括:
1.Si1000-DK和Si1010-DK開發(fā)套件
2.用于EZRadioPRO無線產品的SDBC-DK3開發(fā)平臺
3.無線開發(fā)套件(WDS),一套綜合性的工具軟件。利用它,即使很少或沒有RF設計經驗,也可以開發(fā)出可靠的、低成本的無線應用。
4.EZMACPRO媒體訪問控制模塊(“無線網絡功能包”)
5.完全兼容的無線M – Bus協議棧(EN:13757-4),符合歐洲通用儀表網