世強(qiáng)SUB-G+ Zigbee“雙輪”驅(qū)動(dòng)智能節(jié)點(diǎn)接入物聯(lián)網(wǎng) - 全文

　　作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中最重要的無線連接技術(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(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，非常適合無線抄表、電子標(biāo)簽、無線煙感、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無線互連方案搶占巨大商機(jī)

　　在無線應(yīng)用領(lǐng)域，1GHz以下（Sub-GHz）頻段的無線市場(chǎng)擁有巨大且日益增長的商業(yè)機(jī)會(huì)。以汽車、消費(fèi)電子市場(chǎng)為例：僅汽車的無鑰匙進(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無線互連產(chǎn)品以滿足這些日益增長的物聯(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)供用戶選擇，如下圖1所示。

　　圖1. Silicon Labs SUB-GHz無線產(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高端的無線性能，是一個(gè)SOC的無線MCU產(chǎn)品，不僅具備最優(yōu)秀的無線特性，同時(shí)還擁有自己獨(dú)特的8051 MCU特性。

　　1. EZRadio——設(shè)計(jì)簡單，更低BOM成本的應(yīng)用

　　EZRadio系列設(shè)計(jì)簡單，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)成完整的無線遙控器。Si4010采用專利的無晶體振蕩器架構(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，相比競爭對(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)于同類競爭產(chǎn)品的超高性價(jià)比

　　EZRadioPRO系列的各方面性能都相對(duì)于EZRadio做了的提升，具有超高的性價(jià)比。如下圖3所示，相比競爭產(chǎn)品，發(fā)射功率可以達(dá)到20dBm（而競爭器件一般只能達(dá)到13 dBm）。相比競爭對(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，并且可以通過全頻測(cè)試，而競爭產(chǎn)品一般是固定的頻點(diǎn)。

　　圖3. EZRadioPRO 相比競爭產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)。

　　EZRadioPRO具有更低的系統(tǒng)成本，競爭產(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，其為中國智能電表量身定做，是中國智能電表市場(chǎng)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(shí)，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。

　　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(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(shè)計(jì)。其關(guān)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(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 支持天線分集

　　圖4. 無線MCU系列的產(chǎn)品選型，根據(jù)不同的需要選擇MCU資源及無線的資源
?

　　完整的無線開發(fā)工具和天線參考設(shè)計(jì)加快開發(fā)進(jìn)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(guān)于無線方面所有的開發(fā)工具。Silicon Labs主要代理商世強(qiáng)技術(shù)中心專家楊波還特別強(qiáng)調(diào)世強(qiáng)可以提供這些開發(fā)工具并協(xié)調(diào)演示。

　　圖5. Silabs 無線產(chǎn)品開發(fā)工具，世強(qiáng)可以提供這些開發(fā)工具并協(xié)調(diào)演示。

　　Silicon Labs 的無線開發(fā)套件 （WDS） 為無線應(yīng)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(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線應(yīng)用。

　　圖6. Wireless開發(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 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)還提供多種天線參考設(shè)計(jì)，尤其是PA天線，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)專門針對(duì)不同頻段，例如彈簧天線，提供天線參考設(shè)計(jì)，還可以免費(fèi)提供參考圖，演示，客戶可以直接拿去參考?！睏畈ㄖ赋?。

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

　　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是更適合的無線技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)里有很多設(shè)備已經(jīng)開始大量使用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無線MCU等產(chǎn)品組合的有力補(bǔ)充，為需要擴(kuò)展無線范圍、提高帶寬和延長電池壽命的點(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 無線電收發(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 可以簡化開發(fā)過程，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25%。

　　圖7. EM35x ZigBee芯片和競爭器件的基礎(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，方便用戶按需調(diào)用?！睏畈ū硎?。

　　如下圖8所示的拉斯維加斯亞洲大酒店，具有1萬多個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過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，而競爭方案只有100左右。世強(qiáng)還能夠提供參考的ZigBee協(xié)議庫和應(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Silabs ZigBee產(chǎn)品進(jìn)行控制的拉斯維加斯亞洲大酒店。

　　在開發(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 無線產(chǎn)品的主要優(yōu)勢(shì)，而通過世強(qiáng)的強(qiáng)大技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)，能夠?yàn)榭蛻籼峁┧枰募夹g(shù)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(zhǔn)備好把握無線物聯(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區(qū)的重要分銷商，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、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)需求向客戶提供新產(chǎn)品推介、快速樣品、應(yīng)用咨詢、方案及軟件設(shè)計(jì)、開發(fā)環(huán)境、售后及物流等方面的專業(yè)服務(wù)。2013年，世強(qiáng)年銷售額1.8億美金，在全國設(shè)有17個(gè)分公司和辦事處，擁有員工近500人。