廣闊終端市場，無線MCU不斷探索更多高附加值應(yīng)用

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）受益于物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展帶來的聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量增長，布局無線MCU成了眾多MCU廠商的戰(zhàn)略方向。絕大多數(shù)MCU廠商都有在無線MCU產(chǎn)品線布局，而且每家的無線MCU也都特色各異，畢竟誰也不愿意在物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)大市場落入下風(fēng)。

在現(xiàn)在萬物互聯(lián)的時(shí)代里，無線MCU通過高度集成的方案將射頻無線電與軟件定義的數(shù)字控制相結(jié)合，解決了互聯(lián)問題。無線MCU可以集成或提供相關(guān)的通信協(xié)議棧，簡化了物聯(lián)網(wǎng)無線產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)。

MCU到無線MCU，助力不斷發(fā)展的互聯(lián)世界

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與下游應(yīng)用的快速發(fā)展，無線聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量正在以驚人的速度增長，我們平時(shí)的日常生活中，越來越多的互聯(lián)場景開始普及與應(yīng)用?；ヂ?lián)時(shí)代下，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都有著可靠連接的需求，這個(gè)可靠不僅僅要求連接穩(wěn)定且快速，還需要足夠靈活滿足一系列無線協(xié)議與范圍要求。

我們此前認(rèn)知的RF芯片一般是純射頻收發(fā)器比較多，但以往一個(gè)不帶MCU的無線模塊僅僅是無線前端模塊，不能單獨(dú)拿出來使用，還需要用戶編寫程序來驅(qū)動(dòng)此模塊。在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上量迅速的現(xiàn)今，這種離散地使用MCU和無線模塊的辦法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還要求一定的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。

物聯(lián)網(wǎng)市場需要各種無線技術(shù)，而在信號(hào)采集或者控制單元方面，MCU也是不可或缺的，無線+MCU的SoC芯片在BOM成本或者板子尺寸上絕對(duì)是更有優(yōu)勢的。從MCU轉(zhuǎn)為無線MCU，開發(fā)人員做基于SDK的二次開發(fā)，這對(duì)開發(fā)者這已經(jīng)沒有什么阻礙了，大部分開發(fā)者已經(jīng)具備可以獨(dú)立的開發(fā)無線MCU的能力，能很好的從MCU過渡到無線MCU。

無線MCU中無線模塊里的控制程序?qū)懞貌涍M(jìn)MCU中，可以直接進(jìn)行通信收發(fā)，不用借助其他工具來完成，簡化了物聯(lián)網(wǎng)無線產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)。種種優(yōu)勢下，無線MCU以更為便捷的方式為物聯(lián)終端的無線連接帶來了比以往更多的機(jī)會(huì)，越來越多地用于各種終端應(yīng)用中。

廣闊的市場空間，持續(xù)增長的無線MCU

無線連接技術(shù)主要包括局域無線通信和廣域無線通信兩大類。局域無線通信技術(shù)主要包括WiFi、藍(lán)牙、ZigBee等；廣域無線通信技術(shù)主要分為工作于非授權(quán)頻譜的LoRa、Sigfox等技術(shù)和工作于授權(quán)頻譜下的NB-IoT等蜂窩通信技術(shù)。

局域無線連接技術(shù)由于模塊體積小、集成度高、能耗低等特點(diǎn)，更適合應(yīng)用于智能家居、可穿戴設(shè)備、新零售、健康醫(yī)療等物聯(lián)網(wǎng)智能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用場景。

從無線頻率上來說，2.4GHz和Sub-1GHz是無線MCU使用的兩個(gè)主要頻段，極少部分用的是Sub-1GHz&2.4GHz。我們熟悉的藍(lán)牙、Zigbee等無線技術(shù)都工作在2.4GHz頻段上。Sub-1GHz&2.4GHz全頻段的產(chǎn)品目前還比較少。

從市面上的產(chǎn)品來看，通用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議里藍(lán)牙技術(shù)的使用占比是最高的，尤其是低功耗藍(lán)牙技術(shù)，所有優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在都可以集成到無線MCU中，有效地為互聯(lián)應(yīng)用提供簡單的單芯片方案。

經(jīng)典藍(lán)牙、低功耗藍(lán)牙及兩者相結(jié)合的雙模藍(lán)牙無線連接技術(shù)目前可以滿足廣泛的連接需求，國際藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟預(yù)計(jì)上述三種模式的出貨量總金額在未來五年將大幅上漲。其中，低功耗藍(lán)牙單模設(shè)備的增長尤其迅速，其出貨量將在上述期間內(nèi)增長三倍以上，預(yù)計(jì)到2027年低功耗藍(lán)牙單模設(shè)備年出貨量將與雙模藍(lán)牙設(shè)備年出貨量持平。這也意味著藍(lán)牙無線MCU的在未來的出貨量還會(huì)繼續(xù)提升。

2.4GHz私有協(xié)議無線MCU的應(yīng)用也十分廣泛，現(xiàn)在很火的無線鼠標(biāo)和鍵盤、智能遙控、智能照明等類似的應(yīng)用很多都采用2.4GHz私有協(xié)議無線MCU。電子貨架標(biāo)簽也是2.4GHz私有無線連接芯片應(yīng)用典型的領(lǐng)域，這些市場的持續(xù)增長也將為無線MCU提供廣闊的發(fā)展前景。

低功耗競爭，集成度越來越高

除了協(xié)議，在物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)場景中，很多設(shè)備本就對(duì)功耗十分敏感。所以功耗一直都是無線MCU內(nèi)卷最嚴(yán)重的性能，尤其是體積受限、電池供電的應(yīng)用，又需求工作時(shí)間可長達(dá)數(shù)年，對(duì)功耗的要求就更加嚴(yán)格。

以TI最新的預(yù)發(fā)布多協(xié)議、多頻帶Sub-1GHz和2.4GHz無線MCU CC1354系為例，通過動(dòng)態(tài)多協(xié)議管理器驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)了并發(fā)多協(xié)議。在功耗上，系列進(jìn)行了優(yōu)化，MCU的功耗在運(yùn)行CoreMark時(shí)僅為71μA/MHz，完全RAM保持下具有0.83μA的低待機(jī)電流，引腳喚醒的關(guān)斷模式下功耗低至0.17μA。無線電功耗同樣做了優(yōu)化。

ST的STM32WB系列走的也是極低功耗路線，當(dāng)RF和SMPS開啟時(shí)，該系列無線MCU的電流也小于53μA/MHz，功耗極低。Silicon Labs的32位無線MCU EFM32系列活動(dòng)模式在 80 MHz 條件下功耗優(yōu)化到了26μA/MHz。

為了適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)市場的需求，內(nèi)卷的無線MCU也需要有新的特性提高附加值。附加值的提升可以通過更高的集成度來實(shí)現(xiàn)。無線連接芯片大多為SoC形態(tài)，直觀上看，高集成度的產(chǎn)品，為客戶節(jié)省了外圍器件的成本，同時(shí)也減小了產(chǎn)品的體積；更深層次的，由于產(chǎn)品定位與目標(biāo)應(yīng)用相對(duì)明確，集成后的功能經(jīng)優(yōu)化后更加易用，有助于簡化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，加速方案推向市場。

如在無線芯片中內(nèi)置段式LCD控制器和電容式觸摸按鍵，降低LCD面板方案的復(fù)雜度；集成Codec，內(nèi)部DAC用于語音播報(bào)，在沒有顯示屏的設(shè)備上提高語音提示功能；內(nèi)置以太網(wǎng)控制器和PHY，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)USB/藍(lán)牙/以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)互通等等。高集成度的無線芯片帶來更高的附加值，幫助物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品快速地開發(fā)并推向市場。

小結(jié)

無線MCU與應(yīng)用端的需求仍在不斷磨合和探索中，已有的應(yīng)用在持續(xù)更迭改進(jìn)，未知的應(yīng)用開發(fā)者們也在不斷探索，龐大的下游應(yīng)用市場還有很多可以運(yùn)用無線技術(shù)的應(yīng)用值得去開發(fā)。